D2车轮钢原始组织对滑动磨损性能影响研究

来源 :大连交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cjing010
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现如今轮轨运行的高速化使得轮轨的摩擦磨损问题愈发严重,对铁路运输过程中关键的零部件车轮用钢的性能提出了越来越高的要求。而车轮与钢轨之间不仅存在滚动摩擦运动,启动、刹车或行驶至曲线弯道时也存在滑动摩擦运动。因此,通过改变车轮钢的原始组织以提高车轮钢的滑动磨损性能具有重要意义。本试验采用MRH-5A型环-块磨损试验机对D2车轮钢及U71Mn钢轨钢采取对摩方式进行滑动磨损试验,研究原始组织对D2车轮钢滑动磨损性能的影响,并采用数码相机、光学显微镜、场发射扫描电镜,透射电子显微镜及显微硬度仪对不同磨损转数后的D2车轮钢磨损表面形貌和表层微观组织变化进行了分析。研究结果表明:在相同滑动磨损条件下,以回火索氏体(TS试样)为原始组织的D2车轮钢比片状珠光体组织(P)+先共析铁素体(F)的D2车轮钢具有更好的耐磨性能。P+F试样和TS试样表面磨损机制均以磨粒磨损和黏着磨损为主,而P+F试样表面磨损更严重且伴随大块剥落痕迹。经滑动磨损后P+F试样比TS试样形成白层时期早,更容易形成白层且白层厚度更大,表层更易形成裂纹且裂纹数量更多,易发生白层剥落现象。P+F组织滑动磨损后塑性变形更加剧烈,铁素体细化成纳米晶,珠光体片间距明显减小,片状渗碳体形貌上产生很大变形,发生断裂、碎化、溶解:而TS组织中铁素体细化成纳米晶,粒状渗碳体几乎不发生剪切变形,粒状渗碳体尺寸变小数量变少,粒状渗碳体逐渐溶解。塑性变形后P+F试样和TS试样两者都是距离表面越近,铁素体大角度晶界所占比例增加,小角度晶界所占比例减少,铁素体晶粒也都逐渐发生细化,但距离表面5μm处P+F试样中铁素体晶粒细化较TS试样更加严重,大角度晶界所占比例更大。滑动磨损后P+F试样和TS试样显微硬度随着转数的增加而逐渐增大,显微硬度从表面至心部逐渐降低,两者最大硬度均在最表层,磨损1200r时P+F试样和TS试样表层硬度提升幅度分别约为原始硬度的1.9倍和1.3倍,P+F 比 TS硬化更严重,TS试样硬化深度约为P+F试样硬化深度的一半。
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