耐磨高锰钢加工硬化试验及机理研究

耐磨高锰钢加工硬化试验及机理研究

论文摘要

道岔是铁路轨道结构的关键部件,在我国绝大多数的铁路线路上,高锰钢材质道岔是合理的选择。关于高锰钢具有异常高的加工硬化能力的原因,国内外学者对此开展了广泛的研究,但迄今为止尚没有统一的、全面的总括性结论。采用异步轧制技术,使高锰钢预充分加工硬化,采用金相显微镜观察其显微组织和组织演变,并与传统加工工艺及常规轧制所得结果进行比较、分析;利用电子射线衍射对试样进行物相分析,对高锰钢的晶体结构进行标定,确定其晶胞参数及晶格结构;通过高分辨透射电子显微镜对试样进行结构分析,观察试样位错、孪晶密度以及位错和孪晶的分布存在状况。通过以上实验分析结果在高锰钢耐磨性能的基础上对它的加工硬化机理进行研究,验证形变诱发马氏体相变硬化说、孪晶硬化说、位错硬化说、层错硬化说等假设的合理性。研究表明,高锰钢在使用条件下为面心立方奥氏体,{111}面为其主要的滑移面,<111>为主要的滑移方向,滑移系比较多,故有很好的塑性和韧性;从不同形变量下轧制高锰钢中的典型组织可以看出,在较小形变量情况下,组织中开始出现很多平直的变形带以及孪生变形,位错组态表现为平直的条带;随着形变量的增加,组织中孪晶的数量明显增多,形变量继续增加,孪晶密度明显增加,同时,孪晶之间互相穿过形变交叉孪晶,在交叉部位发生扭折,当形变量达到一定程度后,组织中孪晶的数量增加速率开始下降,孪晶内出现少量的次生孪晶,同时,变形带产生弯曲或滑移台阶,组织内晶粒发生严重的畸变甚至断裂细化,晶粒细化的同时出现了大量高密度位错缠结和形变孪晶。另外,研究中发现,高锰钢经过不同压下率轧制后,其晶粒尺寸可细化至纳米量级。高锰钢表面纳米化机制与高密度的位错缠结和高密度的位错反应和重组,多重孪晶的相互交割作用以及孪晶和位错的交互作用有关。这项研究结果将对研究高锰钢如何提高其耐磨性起到非常有益的作用,有着重要的理论意义和实用价值。图40幅;表6个;参72篇。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 文献综述
  • 1.1 国内外耐磨钢材料的发展概况
  • 1.1.1 国内发展概况
  • 1.1.2 国外发展概况
  • 1.2 高锰钢概述
  • 1.3 铁路道岔用高锰钢材料的耐磨机理及研究意义
  • 1.3.1 铁路道岔的加工工艺
  • 1.3.2 高锰钢道岔铸件失效形式及原因分析
  • 1.3.3 研究材料磨损的意义
  • 1.4 高锰钢加工硬化机理研究现状
  • 1.5 高锰钢耐磨性能改善措施
  • 1.6 研究的主要内容
  • 2 实验方法
  • 2.1 实验选材
  • 2.2 实验方法的选择
  • 2.3 同步轧制实验方案
  • 2.3.1 轧制方法
  • 2.3.2 光学金相实验
  • 2.3.3 透射电镜实验
  • 2.4 异步轧制实验方案
  • 2.4.1 轧制方法
  • 2.4.2 光学金相实验
  • 2.4.3 透射电镜实验
  • 2.4.4 电子射线衍射
  • 3 实验结果与分析
  • 3.1 试样轧前显微组织
  • 3.1.1 轧制形变量
  • 3.1.2 金相组织结果及分析
  • 3.1.3 透射电镜组织分析
  • 3.2 异步轧制组织
  • 3.2.1 轧制形变量
  • 3.2.2 金相组织结果及分析
  • 3.2.3 透射电镜实验结果
  • 3.2.4 高锰钢晶体结构标定
  • 3.2.5 透射电镜结果分析
  • 3.3 异步轧制诱导高锰钢表面纳米化
  • 3.3.1 表面纳米化
  • 3.3.2 高锰钢表面纳米化的研究意义
  • 3.3.3 实验结果的纳米化分析
  • 4 高锰钢耐磨性能的机理研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 采用轧制技术提高高锰钢耐磨性能的机理研究
  • 4.2.1 轧制高锰钢中层错的形成机理
  • 4.2.2 轧制高锰钢中孪晶的形成机理
  • 4.2.3 高锰钢表面纳米化形成机理
  • 4.3 轧制高锰钢的应用
  • 4.4 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 导师简介
  • 作者简介
  • 学位论文数据集
  • 相关论文文献

    标签:;  ;  ;  ;  

    耐磨高锰钢加工硬化试验及机理研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢