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随着高速铁路和重型轨道行业的爆发式高速发展,轨道车轮整体系统的安全问题渐渐凸显,已经成为限制轨道交通发展的重要因素。近年来,货运重轨,高速铁路由于钢轨断裂损坏所造成的经济损失及人身安全问题时有发生,为我国以致全世界范围内的重轨发展敲响了警钟。各国研究人员采取了多种措施,取目前广泛使用的U71Mn型号重轨钢材为研究对象,以钢轨的微观组织结构作为切入点,分别探究微观组织结构不同的钢材在强度,抗断裂强度,脆度,韧性,耐磨性,抗腐蚀能力,耐老化性等理化性质方面的优缺点,从中挑选最适宜重轨使用的钢材组织结构,对于重轨交通事业的发展有着切实的经济意义与社会意义。 本文用U71Mn钢试样做实验材料,通过三种不同的热处理制度,将其转化为不同的微观组织结构。使用金相显微、扫描电子显微镜(SEM)分别对三种经热处理后的试样进行显微结构观察。对热处理后的试样进行周期性浸润实验,用失重法考察试样的抗腐蚀能力,并观察锈层形貌。用三电极电化学测试法对不同腐蚀浸泡时间的锈样进行测试,用电化学阻抗及极化曲线方法对不同微观组织结构的抗锈蚀能力加以表征。 研究结果表明,将U71Mn钢试样加热到860℃保温,440℃等温淬火,空冷,得到的试样中为贝氏体组织,将U71Mn钢试样加热到860℃后保温60min淬火,200℃回火再保温,水冷,得到的试样中为马氏体组织,将U71Mn钢试样加热到860℃保温1h,降温到695℃保温4h再空冷,得到的试样中为珠光体+铁素体组织。由周期性浸润实验测试可知:腐蚀初期珠光体失重速率慢,腐蚀到第3天腐蚀速率从小到大的顺序分别为贝氏体、马氏体和珠光体,随着腐蚀时间的增加贝氏体的失重速率明显下降。从锈蚀形貌的观察可以看到:马氏体组织发生细小点蚀,贝氏体组织中观察到少量点蚀,而珠光体+铁素体试样中观察到连续带状点蚀。通过电化学极化曲线可知:马氏体钢和珠光体+铁素体钢的腐蚀电位随时间增加而降低,发生腐蚀的热力学倾向增加,贝氏体钢的自腐蚀电流密度随时间增加而减小,具有较强的抗腐蚀能力,腐蚀速率较慢。由电化学阻抗谱的分析得到:贝氏体钢阻抗随腐蚀时间增加而增大,对基体的保护效果最好。