重轨结疤形成机理的研究

论文摘要

当今人类主要运输方式有航空、铁路、公路、水运、管道五种主要形式。铁路运输具有安全、快速、运量大、节能环保等特点。18世纪初叶世界上第一条铁路诞生，现在铁路已经成为陆上客货运输最主要的交通运输工具，居于垄断地位。钢轨是铁路的灵魂。随着铁路的高速、重载的发展，对钢轨的质量提出了越来越高的要求。总的来说包括两个方面，增加钢轨单重和提高钢轨的质量。重轨是指在重载铁路（现代重载铁路的概念是由国际重载协会在1986年9月确定的，即重载铁路必须能让每列车载重量超过5000吨，轴重大于21吨的列车通过，且每年运量要超过2000万吨的线路才能称为重载铁路）和高速铁路上所使用的钢轨，一般指在50kg／m以上的钢轨。“结疤”是指在钢轨表面有疤皮或鱼鳞片状金属片，它与金属基体连接。由在钢轨的头、腰、底部等处局部粘附的金属薄片状疤皮而形成。结疤缺陷外形轮廓极不规则，伴随结疤缺陷有许多条裂纹，结疤缺陷伸向轨底深度较深时，矫直钢轨会产生底裂缺陷。因此，虽然结疤和裂纹性质不同，但两者互相联系，有时保留结疤特征，有时出现弯弯曲曲的裂纹簇，有时两者兼而有之，这与结疤大小、深浅及变形程度有关。结疤主要有折疤、点状夹结疤、块状结疤、锯齿结疤等类型。本文采用大生产和实验室相结合的技术路线，在大生产中取样，在实验室运用金相显微镜、电子探针X-射线显微镜、扫描电镜等手段观察重轨缺陷试样的宏观和微观形貌，分析各元素定性、定量的关系。检验项目主要有：化学成份分析；表面缺陷金相分析；夹杂物、组织检验；珠光体片间距；缺陷成份分析等几项。研究结果显示，重轨表面结疤的形成与生产中裂纹的形成和脱碳有关，裂纹形成后，在生产过程中发生氧化而形成氧化原点和脱碳是导致结疤形成的主要原因。同时在冶炼和铸造的过程中，不可避免的产生夹杂，夹杂也是导致结疤形成的因素。最后提出了结疤缺陷的预防措施，包括净化钢液、合理的加热时间以及合理的轧制工艺等方面。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源及意义
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 课题的目的、意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题的研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 钢轨和钢轨缺陷
• 2.1 钢轨的发展
• 2.1.1 钢轨的产生
• 2.1.2 钢轨的分类
• 2.1.3 重轨及其形貌
• 2.2 钢轨的生产工艺
• 2.2.1 长流程工艺
• 2.2.2 短流程工艺
• 2.2.3 两种工艺比较
• 2.2.4 冶炼工艺概况
• 2.2.5 轧制工艺概况
• 2.3 钢轨缺陷的分类
• 2.3.1 轧制缺陷
• 2.3.2 钢轨低倍缺陷
• 2.3.3 铸造和冶金缺陷
• 2.4 脱碳
• 2.4.1 定义
• 2.4.2 原理
• 2.4.3 影响因素
• 2.4.4 脱碳层理论
• 2.5 夹杂
• 2.5.1 钢中夹杂物的种类
• 2.5.2 夹杂物的形态
• 2.5.3 夹杂物的大小
• 2.5.4 夹杂物的含量与分布
• 2.5.5 估算夹杂物含量的方法
• 2.5.6 钢中夹杂物的降低途径
• 2.6 本章小结
• 第三章 实验方案和仪器
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 技术路线
• 3.1.2 宏观形貌和钢轨成份
• 3.2 实验仪器
• 3.2.1 电子探针
• 3.2.2 扫描电镜
• 3.2.3 图像仪
• 3.3 实验目的
• 3.4 本章小结
• 第四章 检验结果及分析
• 4.1 金相检验结果
• 4.1.1 1#样检验结果
• 4.1.2 2#样检验结果
• 4.1.3 3#样检验结果
• 4.1.4 4#样检验结果
• 4.2 电子探针检验结果
• 4.2.1 1#样检验结果
• 4.2.2 2#样检验结果
• 4.2.3 3#样检验结果
• 4.2.4 4#样检验结果
• 4.3 扫描电镜检验结果及分析
• 4.3.1 1#样扫描电镜检验结果
• 4.3.2 2#样扫描电镜检验结果
• 4.3.3 3#样扫描电镜检验结果
• 4.3.4 4#样扫描电镜检验结果
• 4.3.5 珠光体片间距分析
• 4.4 夹杂物及外貌分析
• 4.4.1 夹杂物分析
• 4.4.2 缺陷外貌分析
• 4.5 缺陷形成机理分析
• 4.5.1 铸坯裂纹的产生
• 4.5.2 铸坯的内部开裂因素
• 4.5.3 裂纹的愈合机理
• 4.5.4 裂纹的预防
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.1.1 形成机理
• 5.1.2 预防措施
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间发表论文