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高速车轮是高速铁路运输中最重要的部件之一,而我国高速车轮基本依赖于进口。随着高速铁路的高速发展,实现高速车轮国产化具有十分重要的意义,但韧性不足是制约高速车轮国产化的主要障碍之一。因此,如何提高高速车轮钢的韧性水平,提高车轮运行的安全裕量是我国高速铁路关键材料国产化的重要研究课题之一。本论文采用Thermo-Calc热力学计算、力学性能测试、扫描电子显微镜观察及能谱分析和模型理论计算等多种研究手段和测试方法,研究了硫含量对高速车轮钢力学性能的作用机理；并结合工业生产中车轮钢在热加工过程中的特点,研究了MnS回溶与析出对车轮钢第二相的影响,获得了如下的试验结果：随着硫含量的增加,车轮钢的强度、硬度基本保持同一水平,而冲击韧性和断裂韧性呈现相同变化规律：先升高后降低,在硫含量为0.011%时冲击韧性和断裂韧性达到最优值。增加硫含量(0.002%增加至0.014%)对车轮钢的金相组织和珠光体球团尺寸的影响不明显。但随着硫含量的增加,车轮钢中的单一A1203相的数量依次减少而单一MnS相和MnS+Al2O3复合相的数量增加。当硫含量增加至0.011%后,MnS+Al2O3复合相的数量达到稳定。继续增加硫含量至0.014%并未显著提高复合相的数量反而增加了MnS的数量。硫含量的增加有效地促进MnS相对A1203相的包裹,把硬质的A1203相转变成延性的MnS+Al2O3复合相,降低A1203和基体间的镶嵌应力,减小对基体的伤害作用,从而改善车轮钢的韧性。但硫含量过度增加则导致MnS的数量过多,反而对车轮钢的韧性不利。高温热加工过程对车轮钢中MnS的回溶具有重要影响,进而影响钢中第二相的类型、形态和尺寸。在热加工温度为1300℃时,MnS回溶会较大程度的破坏低硫车轮钢中MnS对A1203的包裹效果而对高硫车轮钢中MnS+Al2O3复合相的包裹效果没有产生显著地破坏作用。而当热加工温度升至1350℃后,则会部分破坏高硫钢中MnS+Al2O3复合相的包裹效果。在含硫车轮钢的热加工过程中,应该尽量降低处理温度(低于1300℃)来降低MnS回溶对全包裹A1203复合第二相的破坏作用。