论文部分内容阅读
21世纪在航空、公路、铁路这三种运输方式中,如果选择最受欢迎的运输方式;铁路一定会成为首选。钢轨作为铁路最核心部件,它的好坏直接对行车的安全性造成影响。近些年,钢轨受到的损伤形式由传统轮轨之间发生滚动接触而诱发的钢轨疲劳损伤转变成因介质条件不同和轮轨滚动接触两种情况下附加发生的腐蚀疲劳损伤。因此研究钢轨腐蚀疲劳裂纹萌生及断裂行为,对我国铁路发展有着重要意义。本文以U75V钢轨为研究对象,选择在模拟极端情况下研究其腐蚀疲劳。通过“EA-08”型周期浸润腐蚀箱、高频动态疲劳机、GALYA3场发射扫描电镜、S-3400环境扫描电镜、OLS4000激光共聚焦显微镜等设备来研究U75V钢轨腐蚀形貌及腐蚀疲劳裂纹萌生、断裂之间的关系。首先通过以不同冷速进行热处理细化珠光体片层间距,得出冷速为3℃/s、5℃/s的珠光体片层间距分别为:0.2012μm、0.1224μm,轧态片层间距为0.3045μm;冷速为5℃/s的热处理细化效果最好。通过对腐蚀形貌研究,腐蚀类型为非均匀腐蚀。5℃/s热处理态和轧态随腐蚀时间的增加,腐蚀坑最大直径、腐蚀坑粗糙度及深度均增大。轧态腐蚀时间为:240h、360、480h,腐蚀坑最大直径由388.890μm增加到516.274μm;深度由0.091mm增加到0.297mm;粗糙度由:12.18μm增加到12.61μm。5℃/s热处理态腐蚀240h、360h、480h,腐蚀坑最大直径由351.025μm增加到501.916μm,深度由0.077mm增加到0.259mm,粗糙度由9.29μm增加到10.59μm。得出同种材料下珠光体片层间距越小形成的腐蚀坑越小。通过腐蚀时间的增加,形成的腐蚀坑有可能是单一腐蚀坑也有可能是由多个腐蚀坑合并在一起形成的腐蚀坑簇,珠光体形成的腐蚀坑形状为U型。经过腐蚀后疲劳试样的寿命大大降低,腐蚀时间为240h较未经过腐蚀的寿命下降10倍之多,腐蚀疲劳的断口仍然具有裂纹源、裂纹扩展区、瞬时断裂区,经过腐蚀后多以腐蚀坑为裂纹源进行扩展。未经过腐蚀的疲劳试样仅有一个裂纹源,经过240h、480h的腐蚀疲劳试样有多个裂纹源,裂纹扩展区很小不易被发现;随腐蚀时间的增加,扩展区的疲劳条纹间距由1.017μm增加到1.799μm。通过上述实验研究,对接下来提高钢轨的耐腐蚀疲劳寿命有着一定的指导作用。