试验用贝氏体钢轨钢连续冷却曲线的测定及组织特征

采用膨胀法,辅以金相法、硬度法测定了2种成分试验贝氏体钢轨钢的连续冷却转变曲线,对不同冷速下获得的金相组织进行观测,同时分析讨论了成分的选择及合金元素的作用。试验表明,1号钢冷却速度在0.3～2℃/s范围内,2号钢冷却速度在0.3～3℃/s范围内,贝氏体钢中得到以贝氏体为主的组织;1号钢、2号钢最佳冷速范围均为0.8～1.5℃/s;当冷速大于4℃/s时,两组钢将得到以板条马氏体为主的组织。     

Bi对等温淬火球墨铸铁组织和性能的影响

对有Bi和无Bi 2种成分的等温淬火球墨铸铁进行了组织、微区成分定量分析和机械性能、耐磨性能的对比实验研究。结果表明,经880℃/1 h加热、280℃/2 h等温处理后,加Bi的等温淬火球墨铸铁基体中的含碳量较高,组织由下贝氏体和相对较多的富碳残余奥氏体组成。Mn在晶界上的偏析减小,白亮区减少,塑性好;而无Bi的等温淬火球墨铸铁组织则为下贝氏体和少量的残余奥氏体,强度、硬度较高,相对耐磨性较好。     

锰对贝氏体车轮钢组织和力学性能的影响

采用JMatPro软件模拟碳、锰、硅主要合金元素含量(质量分数)的改变对试验钢连续冷却转变曲线和贝氏体等温转变曲线的影响;通过小炉冶炼钢试验,研究锰含量分别为1.5%,1.7%,2.0%和2.2%时对贝氏体车轮钢的组织和力学性能的影响,并与锰含量为2.0%的实物贝氏体车轮进行对比验证。结果表明:锰对抑制高温相变、降低贝氏体转变温度和提高车轮钢的淬透性有显著作用;锰含量高于2.0%时,贝氏体车轮钢自高温空冷过程中可以避免先共析铁素体的出现,且韧性大幅提升;随着锰含量的提高,部分贝氏体组织由粒状贝氏体变为板条贝氏体,强度增大;贝氏体车轮钢理想的锰含量为2.0%左右,实物贝氏体车轮轮辋冷速较慢的芯部未出现先共析铁素体,综合力学性能良好且显著优于现有ER8珠光体车轮,具备一定的实际应用前景。     

动车组车轮异常组织特征及成因

针对存在异常组织的动车组车轮,利用光学显微镜、高分辨透射电镜观察车轮微观组织形貌,利用激光诱导击穿光谱分析仪测试踏面区域合金元素分布,利用JMatPro软件模拟等温转变曲线,利用热膨胀仪实测连续冷却转变曲线,分析异常组织的类型、特征和成因。结果表明:车轮中的异常组织为上贝氏体,呈条带状分布在车轮踏面处,且随着踏面深度的增加,其占比不断减小;车轮局部微区碳元素的严重偏析是导致上贝组织形成的主要原因,它使得等温转变曲线明显向右偏移,增大偏析区域处组织在较高冷速下向贝氏体转变的概率,导致车轮实际生产中更多的贝氏体组织聚集在冷速最高的踏面局部区域;车轮整体过高的钒元素使连续冷却转变曲线发生右移,其中贝氏体转变区右移程度更大,明显降低贝氏体组织转变开始时的冷速,增大实际生产中车轮贝氏体组织的形成深度。     

ADI斜楔的两种等温淬火加热工艺的比较

铁路车辆用贝氏体球墨铸铁(ADI)斜楔的关键工序是产品等温淬火的加热工序,斜楔综合质量指标在铸态基本达到要求的情况下,取决于等温淬火的工艺及装备.     

大轴重铁路货车车轴用LZ45CrV钢研究

研究了大轴重铁路货车车轴用LZ45CrV钢的高温力学性能、应力-应变、冷却速度对组织的影响以及静态力学性能。结果表明:LZ45CrV钢AC1为782℃、AC3为846℃;LZ45CrV钢在800℃~1200℃温度范围内无脆性区,热变形过程中仅发生加工硬化及动态回复,不发生动态再结晶,应变强化效应随着温度的降低无明显变化;冷却速度时LZ45CrV钢组织影响较大;LZ45CrV钢经860℃正火+600℃回火处理后,钢的强韧性能匹配良好。     

基于焊接的UIC900A及U75V钢轨钢的连续冷却特性

模拟钢轨焊接及焊后热处理工况,采用热膨胀方法分别测定UIC900A及U75V钢轨钢的连续冷转变曲线(CCT曲线)。通过对UIC900A及U75V钢轨钢连续冷却特性的分析和比较,结果表明:当模拟焊接的奥氏体化温度为1 300℃和冷却速度小于1.5℃.s-1时,这2种钢轨钢的组织均为珠光体,并且在正常情况下焊接后直接空冷也都不会出现马氏体组织,这时UIC900A和U75V钢轨钢的硬度分别达到329 HV和354 HV;当模拟焊后热处理的奥氏体化温度为900℃和冷却速度为0.5℃.s-1时,这2种钢轨钢的硬度均为300 HV左右。UIC900A钢轨钢可直接空冷,U75V钢轨钢则需用冷却速度为1~2℃.s-1的喷风软淬火,以使其硬度达到320~350 HV左右。     

60 kg·m-1U71Mn钢轨气压焊热循环分析

介绍60kg·m-1U71Mn钢轨气压焊热循环测试方法。测量部位分为表面和内部,分别在轨头、轨腰、轨底三角区和轨底脚。通过多点测温,分析气压焊加热器火孔尺寸对钢轨整体热循环的影响,适当减小了轨底脚火孔尺寸,消除了轨底脚加热温度偏高的现象。通过分析加热温度曲线,珠光体开始转变奥氏体温度为740℃,完全转变奥氏体温度为790℃,从而确定了焊后正火最低温度。通过分析冷却温度曲线,奥氏体开始转变珠光体温度为650℃,完全转变珠光体温度为610℃,进一步确定了焊后正火最高启始温度。因钢轨加热和冷却速度较快,使相变滞后发生,加热和冷却时发生相变的温度相差约130℃～140℃。火焰加热钢轨表面及内部温差120℃～150℃,空冷温差20℃～30℃。     

一种Mn-Cr-Mo-La系空冷贝氏体钢轨用钢的试验研究

利用稀土元素与合金元素的优势互补作用,设计一种低成本高强韧钢轨专用的Mn-Cr-Mo-La系贝氏体钢,通过测定其动态连续冷却转变(CCT)曲线,研究相变行为及组织特征;基于现场钢轨连轧工艺BD1-BD2-CCS进行热连轧模拟试验,采用透射电镜(TEM)观察精细亚结构,分析试验钢的组织细化和强韧化机理。结果表明:由于添加稀土元素可加强Mn、Cr、Mo的淬透性作用,试验钢在冷速范围0.8~2℃/s内可获得大量细小板条贝氏体;其热连轧模拟后的精细组织为板条间带有稳定残余奥氏体膜的无碳化物贝氏体,亚单元宽度细化至39~80nm,块状超细亚单元尺寸为20nm×32nm,板条内发现2~20nm的微细孪晶和高密度位错,使试验钢抗拉强度达1 260 MPa,室温下冲击功达95J,该纳米级贝氏体组织有利于阻碍裂纹扩展,防止贝氏体钢轨轨裂。     

CrNb低合金钢轨热处理研究

采用热模拟试验方法对新研制的CrNb低合金高强轨钢热处理工艺参数的最佳选择以及可焊性进行研究.研究结果表明CrNb轨钢重新奥氏体化、加热温度为800℃～850℃时,U型缺口冲击值达到70 J以上,为热轧状态的5倍多;当冷却速度为1.0℃*s-1～1.75℃*s-1时,为细片状珠光体组织,其硬度为362 HV～391 HV ;焊接CCT曲线的测定结果表明,当冷却速度小于0. 5℃*s-1时,组织为全珠光体.采用加热温度为轨头踏面940℃,冷却速度约1.0℃*s-1的工艺参数对实物钢轨进行全长热处理后,其σb,σ0.2,δ5,Ψ,ak分别比热轧轨提高27.6%,18.8%,38.1%,155.6%和25.7%,奥氏体晶粒度和珠光体片间距得到了明显的细化.证明该新钢种具有较好的热处理工艺性和可焊性.     

纯电动轨道工程车锂离子动力电池温升研究

为了探究轨道工程车动力电池温升特性,对电池在充放电倍率为0.5C和1.0C时实测的生热功率数据进行二次函数拟合,得到了动力电池在不同荷电状态和充放电倍率时的生热功率.根据电池包传热特性和电池生热功率,对动力电池温度进行了计算.研究表明,在环境温度40℃条件下完成所选严苛线路的牵引时,电池温度为45℃;磷酸铁锂动力电池通...     

温度变形对大跨度钢箱系杆拱桥车桥动力响应的影响

为分析温度变形对大跨度钢箱系杆拱桥列车走形性的影响,以某跨度为96m的四线下承式钢箱系杆拱桥为例,首先建立该桥的动力分析模型并对其进行自振特性分析,然后,根据弹性系统动力学势能不变值原理与形成矩阵的“对号入座”法则,分别考虑桥梁在3种温度体系（未考虑温度、升温、降温）下产生的变形影响,将其以组合曲线的形式叠加到轨道不平顺中进行列车走行性分析,建立车桥系统的空间振动方程,并对3种工况下的车桥耦合动力响应进行计算分析。研究结果表明：温度变形对桥梁动力响应的影响不大,对列车响应中脱轨系数、横向力、车体横向加速度及横向sperling指标有显著的影响,但在各温度变形工况下列车走行性仍满足限值要求。     

娘拥水电站引水隧洞超高地温段综合施工技术

娘拥水电站引水隧洞罕见的超高地温给隧洞施工增加了难度,岩石表面温度达58℃,涌水温度为82℃,爆破孔内温度为48~76℃。通过介绍隧洞降温系统、炮孔冷却循环系统等,总结和探讨了在高地温条件下的隧洞施工技术,从而保证了在高地温情况下隧洞的正常掘进。     

KZ4A~C型机车司机室加热系统效率仿真计算

在试验条件无法满足的情况下(室外温度比较低,分别为-40℃、-50℃和-60℃),通过Fluent软件对KZ4AC型机车司机室加热系统的加热效率进行仿真计算。建立了KZ4AC型机车司机室物理模型及数学模型,运用试验手段验证了模拟结果的可靠性,为电力机车司机室加热系统的设计提供新的验证方法。结果表明:当室外温度分别为-40℃、-50℃、-60℃时,司机室温度达到要求所需加热时间分别为28 min、35 min和42 min,均满足标准要求。     

复合轨枕无砟轨道温度适应性分析

为研究温度荷载对复合轨枕无砟轨道影响,分别建立长枕埋入式和双块式复合轨枕无砟轨道有限元模型,分析两种轨道结构在整体降温和温度梯度下的离缝长度和轨距变化量,并给出降温限值。结果表明:在整体降温条件下,两种轨道结构均产生离缝,双块式轨道的轨距变化量随降温幅度变化较小,综合考虑离缝和轨距变化限值影响,长枕埋入式、双块式轨道降温幅度分别不应超过7,11℃;温度梯度下,两种轨道结构均不产生离缝,仅正温度梯度下长枕埋入式轨距变化量超过规范值。从复合轨枕轨道结构对温度适用性考虑,建议在较小温差地区如隧道内铺设双块式轨道,并注意浇筑时混凝土的温度。     

高速铁路钢桥的低温脆性断裂评估

基于断裂力学理论,提出采用损伤容限法的高速铁路钢桥低温脆性断裂评估方法。采用Euoro-code3确定正交异性板钢桥面的有效宽度和等效疲劳应力幅,应用断裂力学的Paris公式计算疲劳裂纹扩展速率,按照同时考虑脆性断裂和塑性屈服断裂影响的R6破坏模式确定设计应力强度因子,根据裂纹的长度、冲击功和转变温度确定含裂纹钢板在不同温度下的断裂韧性,并考虑板厚对冲击功的影响,桥梁结构中焊接残余应力、列车速度、钢板弯曲成型等因素对钢桥低温脆性断裂的影响。该方法适用于无试验条件确定含裂纹钢板低温断裂韧性情况下的低温脆性断裂评估,也可用于钢桥的疲劳强度降低程度、使用寿命内检查次数和焊缝修补次数的确定。应用此方法对欧洲某高铁钢桥的钢横梁下翼缘进行-40℃条件下的低温脆性断裂评估结果表明,当列车速度大于150km.h-1且钢横梁、钢吊杆等局部构件活载应力在70MPa以上时,等效降温已经达到-5℃以上,此时必须考虑列车速度对其脆性断裂的影响,而对应变速率小于0.002 5s-1的构件可以不考虑列车速度对脆性断裂的影响。     

滨北桥钢板及焊接接头质量标准研究

滨北线松花江公铁两用钢桁梁桥处严寒地区哈尔滨,设计最低温度为-43.1℃时,桥梁用结构钢Q370q E、Q420q E的各项力学性能指标在规范中没有规定,因此有必要开展钢板及焊接接头质量标准研究。根据断裂力学原理,以防断裂设计即结构材料所具有的断裂抗力Kc必须高于结构物所要求的最高断裂驱动力KI(KC≥KI)为理论依据,通过试验数据确定采用Q370q E、Q420q E高强度结构钢作为滨北桥的结构用钢,得出钢板焊缝的强度、韧性以及钢板的断裂抗力、焊缝冲击功等指标的设计限值及板厚与温度的变化关系,为确保滨北桥钢板及焊接接头技术指标的要求,提出焊缝的韧性与钢材强度的韧性相匹配原则。     

青藏铁路自动温控通风试验路基观测结果分析

自动温控通风路基(自控路基)是基于通风路基的一种新型工程措施,自控系统通过充分利用冷能,可在很大程度上提升通风路基的降温效能.青藏铁路北麓河试验段自控路基的现场观测资料表明,自控系统实施后,通过暖季对通风管内对流换热作用的限制,路基的传热方式以热传导为主,由此使得通风管内整体升温幅度均小于通风路基,自控路基通风管内温度较通风路基约低1.0℃,且中心温度最低;在自控路基中,路基下3.5 m深度原多年冻土上限附近的地温降温幅度更为显著,在自控措施实施后两年的时间里,通过与通风路基对比发现,两者最高温度在降温过程基本一致的情况下,最低温度差值呈现不断扩大的趋势,观测期内最大差值为0.45℃;路基下3.0～3.5 m位置的热流计算表明,自控路基对应的年均放热热流量约为通风路基的2倍,即从传热角度说明,通过自控系统的实施可以提高通风路基的降温效能1倍左右;同时,自控措施将通风路基有效放热时间增加约40 d,这也是自控路基降温效能表现突出的原因之一.     

温度变化条件下路基盐渍土动应力-动应变响应规律研究

以青海西部某地区的路基盐渍土为研究对象,基于英国GDS动三轴试验系统,进行室内温度变化状态下的动三轴试验,研究其在不同温度、频率、围压下的动应力-动应变、动剪切模量等的变化规律。试验结果表明:在循环动荷载作用下,温度改变对试样的动应力-动应变关系影响显著,频率和围压次之;同一动应变幅值下,温度越低,动剪切模量(G_d)越大;频率和围压增加时,G_d同样增大,但围压对G_d的影响更为明显,其曲线发展趋势更为陡峭;最大动剪切模量(G_(dmax))和最终剪应力幅值(τ_(dult))在温度、围压不变,频率增大时,两者也都增大,G_(dmax)曲线为上凸形,τ_(dult)曲线在正温状态下为上凸形,在负温状态下为下凹形;频率、围压不变时,G_(dmax)和τ_(dult)随温度降低而增大,且0℃以上变化趋势较缓,0℃以下变化趋势较陡。使用一个温度修正系数对不同温度下的G_(dmax)进行修正,并得到修正系数的拟合函数,其在负温下的拐点在-4℃左右。