【摘 要】
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铁路运量不断增加,不管从经济因素还是安全因素考虑,使用激光熔覆技术制备高性能钢轨是非常必要的。尽管服役中的曲线钢轨、道岔的疲劳和磨损最为严重,但是激光熔覆技术却很难应用在道岔的修复和强化上,因为曲线钢轨和道岔结构特殊、表面不平,导致传统的激光熔覆工艺很难进行有效、精确的熔覆。另外,最新的激光-感应复合熔覆工艺也难以应用在道岔的修复上,进而导致无法消除熔覆时基体表面产生的马氏体有害相。本文首先提出了
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铁路运量不断增加,不管从经济因素还是安全因素考虑,使用激光熔覆技术制备高性能钢轨是非常必要的。尽管服役中的曲线钢轨、道岔的疲劳和磨损最为严重,但是激光熔覆技术却很难应用在道岔的修复和强化上,因为曲线钢轨和道岔结构特殊、表面不平,导致传统的激光熔覆工艺很难进行有效、精确的熔覆。另外,最新的激光-感应复合熔覆工艺也难以应用在道岔的修复上,进而导致无法消除熔覆时基体表面产生的马氏体有害相。本文首先提出了基于阶梯回火的钢轨激光熔覆工艺,该工艺采用扫描振镜,可以调节单道的熔覆宽度,熔覆过程中工件受热更加均匀,熔覆层薄且均匀;更重要的是该方法可以消除基体表面的马氏体组织。激光熔覆时,在单次熔覆厚度比较小的情况下,基体表面的马氏体组织会在多层熔覆时受到阶梯回火的作用,从而将马氏体组织转变回火索氏体,马氏体层的显微硬度从66HRC降至44HRC。该回火方式也可以运用在同轴送粉熔覆、宽光斑熔覆等多种熔覆工艺中。用热电偶检测了激光熔覆的温度循环曲线,用ANSYS、Jmat Pro等软件对激光熔覆的温度场和回火过程进行了模拟仿真。通过X射线衍射对熔覆层中回火马氏体组织的结构差异进行物相分析,揭示了阶梯回火过程中的马氏体组织演变机理。研究结果表明对马氏体组织的有效回火温度区间为600℃到700℃,且回火次数的增加使回火效果越好。三点弯曲试验结果表明,回火效果越好的试样其弯曲性能越好。与马氏体层未回火的试样相比,马氏体层完全回火试样的极限弯曲强度提高到2.0倍,断裂应变提高到5.5倍,断裂功提高到15倍。
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