U76CrRE重轨钢的滚动接触疲劳/磨损复杂交互行为

摘要

为了明确珠光体钢轨在滚动接触疲劳/磨损交互载荷下的伤损及表层微观组织演变规律.本文以轧态、热处理态的珠光体重轨钢U76CrRE为研究对象，采用滚动摩擦磨损试验机、激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电镜(SEM)、背散射衍射仪(EBSD)对无预制裂纹和有不同深度预制裂纹的钢轨磨损量、表面伤损、变形层、裂纹萌生及扩展进行测定和观察分析，结果表明，当无预制裂纹或预制裂纹深度小于磨损层时，轧态和热处理态钢轨均以磨损失效为主，但轧态钢轨的磨损量及变形层大于热处理态，其近变形层区域珠光体中的铁素体细化，与同样细化成小颗粒的渗碳体杂糅在一起，铁素体晶粒以小角度晶界为主，但随着距表层距离的增加，铁素体晶粒的大角度晶界比例逐渐增加，其裂纹呈现出角度大、深度深和长度小的特点，而热处理态钢轨的裂纹呈现出角度小、深度浅和长度大的特点，裂纹扩展趋势比轧态钢轨显著.当预制裂纹深度大于磨损变形层时，预制裂纹会使钢轨提前结束磨损机制，促进疲劳裂纹的产生并迅速扩展，导致疲劳失效加快，裂纹呈现出角度大、深度深和长度大的扩展趋势，使得轧态和热处理态钢轨均以疲劳失效为主，其中轧态钢轨的裂纹扩展趋势比热处理态显著.当轧态和热处理态钢轨在与硬度较高的车轮钢匹配时，裂纹角度、深度和长度都比与硬度较低的车轮钢匹配时显著.

关键词

重轨钢 / 疲劳 / 磨损 / 裂纹 / 组织

基金资助

内蒙古自治区重点研发和成果转化计划资助项目（2023YFHH0036）; 内蒙古自然科学基金资助项目（2024LHMS05033）; 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费资助项目（2023QNJS002,2023YXXS007,2024YXXS039）; 国家自然科学基金资助项目（52161008）