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车轮踏面剥离故障与金属相变的关系

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发表于 2019-9-22 00:01:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、钢材及铁碳合金的相变
1.钢的定义
钢,是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化,只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢;在实际生产中,钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素。
2.分类
按碳含量高低分类
低碳钢:碳含量一般低于0.25%(质量分数);
中碳钢:碳含量一般为0.25%~0.60%(质量分数);
高碳钢:碳含量一般高于于0.60%(质量分数)。
分类——类型
碳含量(%)
室温平衡组织
铁碳合金
亚共析钢
0.0218~0.77
F+P
共析钢
0.77
P
过共析钢
0.77~2.11
P+Fe3CII
白口铁
亚共晶铁
2.11~4.3
P+Fe3CII+Le’
共晶铁
4.3
Le’
过共晶铁
4.3~6.69
Fe3CI+Le’
3.铁碳合金的基本组织
钢材本质上属于含碳量低于2%的铁碳合金,而铁碳合金内部存在着多种基本组织,如下图,结构及性能不同。
图片1.png
4.铁碳合金相图
正式因为个基本组织所具备的不同性质,在不同的温度条件下能够互相转化,而改变宏观的钢铁机械性质,所表现出的规律可用“铁碳合金相图”表示,这也是各种材料进行不同类型热处理的基本依据。
图片2.png
二、铁道车辆车轮踏面剥离故障与金属相变的关系
我国铁路低速机车、货车、地铁轻轨广泛采用车轮—闸瓦制动方式,当长时间、反复制动时,制动热负荷迅速增大,车轮表面金属短时间内迅速局部受热(可达900度),甚至超过上述金属相变图中A3(达到奥氏体状态),由于向轮辋散热高温奥氏体迅速冷却形成脆而硬的马氏体。车轮表面层的马氏体在组织和性能上是极不均匀的,当轮轨受到冲击(钢轨接头、缓和曲线衔接点等不平顺)时,马氏体极易碎裂、脱落,表现为车轮踏面的剥离。
图片3.png
而且因为车轮圆周方向局部外形出现“凹坑”不再连续,车轮每经过此处时就会产生一次冲击,对于铁道车辆,车速从120km/h~350km/h范围内,每秒车轮将滚动12~34圈,所产生的危害不言而喻,因此很快将导致转向架振动报警,因此高铁车辆运用时出现超限的擦伤、剥离时,必须降速回送,并换车运行,故障车轮必须经过及时的镟修才能继续使用。
引导图.png


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