贝氏体钢轨组织性能研究.ppt

陈昕

鞍钢股份有限公司技术中心前言化学成分：C-Si-Mn-Mo合金系
钢轨组织研究
组织：无碳化物贝氏体
透射电子显微镜观察：贝氏铁素体+（M-A）岛，贝氏铁素体大多呈板条特征，所占比例在80%以上，利用薄膜法和萃取复型的方法观察，均未发现任何形式的碳化物。
场发射透射电镜FEM-TEM（JEM-2010F）观察：板条之间的组织形貌及衍射花样，确认板条之间的组织是残余奥氏体。
20μm试样状态牌号钢轨力学性能贝氏体钢轨断裂力学性能
-20℃断裂韧性满足贝氏体钢轨KIC≥40MPam1/2的要求。贝氏体钢轨残余应力的检定部位为轨底中心，轨底中心的残余拉应力最高达350MPa，超过了现行珠光体钢轨技术条件的要求。控制贝氏体钢轨矫前弯曲度的研究
降低贝氏体钢轨的矫前弯曲度，贝氏体钢轨的残余应力并没有明显降低
落锤性能的研究
残余应力对贝氏体钢轨的落锤性能未造成影响模拟钢轨轨底疲劳受力状态的研究
试验条件：
疲劳交变应力为±280MPa+350MPa
试验温度-40℃
经500万次试验
试验结果：
试样完好无损
试验后进行的残余奥氏体检验表明:残余奥氏体量与试验前相比基本未发生转变
贝氏体钢轨在铁路营运状态下组织中残余奥氏体基本能够保持稳定铁科院相关研究
铁科院就所掌握的有关残余应力的资料对贝氏体钢轨与普通珠光体钢轨进行了较全面的、客观的分析
结论是：贝氏体钢轨的强韧性及疲劳性能明显优于珠光体钢轨，有益地补偿了较高的残余应力；贝氏体钢轨不会产生轨腰劈裂。

钢轨试铺的研究
贝氏体钢轨在既有铁路线路上试铺运营至今未发现由于残余应力而引起的钢轨失效现象。3.贝氏体钢轨在即有铁路上应用现阶段观测结果

该路况条件下，贝氏体钢轨踏面光洁，以手接触无刺感，未出现剥离掉块和严重斜裂纹等疲劳伤损，与珠光体热处理钢轨相比，贝氏体钢轨具有更好的抗剥离掉块及耐磨性能；
试铺钢轨焊接接头表现良好，使用至今未出现伤损，说明焊接质量良好，焊接工艺及接头性能比较稳定。
该路段贝氏体钢轨的试铺和观测还将继续。线路上的贝氏体钢轨线路上贝氏体钢轨焊接接头哈局齐齐哈尔工务机械厂2005年底开始采用鞍钢生产的贝氏体钢轨加工锻焊辙叉翼轨，现场观测表明，用贝氏体钢轨加工翼轨的锻焊辙叉，翼轨的耐磨性能明显提高，由于翼轨耐磨性的提高，有效减缓了叉心的磨损，使辙叉的整体寿命明显提高。
该厂最早生产的第一批两组辙叉经1年半的铺设试验时，通过总重已达1.6亿吨，当时专家预计还能使用12个月，即预计使用寿命可达两年半（过去同一地点的锰钢辙叉一年内要更换3-4次）。
哈局工务处决定推广这种辙叉，截止2007年8月该厂已生产贝氏体翼轨锻焊辙叉400余组，除供局内使用外还销往其它铁路局。4.讨论贝氏体钢轨的组织中未发现碳化物，是无碳化物贝氏体，其中板条状贝氏铁素体占80%以上，使分布在板条之间的残余奥氏体的稳定性得到加强，因此保证了钢的组织性能稳定性

钢轨中残余奥氏体稳定性的研究分析表明：
在比较苛刻的使用环境及使用条件下进行模拟疲劳试验，钢中残余奥氏体基本未发生转变
钢轨试样拉伸产生3%的塑性变形后，钢中残余奥氏体的转变量仅占20%，说明这种条件下残余奥氏体比较稳定在-40℃条件下，
钢的延伸率及断面收缩率仍保持室温的水平，
冲击韧性高于热处理珠光体钢轨-40℃条件下的水平，
断裂韧性高于珠光体钢轨-20℃的水平；
虽然全断面较高的强度使钢轨轨底残余拉应力大幅增加，但没有影响钢轨的落锤及疲劳性能
钢轨较好的疲劳性能也通过在即有铁路干线的铺设得到了反映

初步取得了耐磨及耐接触疲劳性能都比较好的效果。贝氏体钢轨的组织是无碳化物贝氏体，其中板条状贝氏体占80%以上，残余奥氏体有较好的稳定性。
贝氏体钢轨的强度达到淬火珠光体钢轨的水平，韧塑性比较好，即使在-40℃试验条件下，其韧塑性仍保持了较高的水平，延伸率在15%以上，冲击韧性在35J以上，断裂韧性大于40MPam1/2。贝氏体钢轨全断面强度比较高，致使钢轨矫直残余应力远高于热轧珠光体钢轨，落锤试验、模拟-40℃低温钢轨轨底受力状态的试样疲劳试验、钢轨在既有线路的铺设试验等均表明，残余应力未引起钢轨的伤损。
贝氏体钢轨在沈阳铁路局既有铁路上的应用表明：耐磨及耐接触疲劳性能优于热处理珠光体钢轨。在哈尔滨铁路局辙叉翼轨上的应用表明：使用寿命远高于锰钢辙叉。谢谢!