高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头组织形态与性能的研究

论文摘要

高速与重载是当今世界铁路的两大发展趋势,而要实现高速和重载,必须建设跨区间超长无缝线路。本文在查阅大量国内外文献的基础上,运用光镜、透射电镜和扫描电镜等金相试验手段和拉伸、冲击、显微硬度等力学性能试验,对高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的显微组织形态、硬度分布和力学性能进行了研究和分析。其研究成果为我国实现高锰钢辙又与钢轨的无缝连接提供了一定的理论依据,具有十分重要的实际工程意义。 试验结果表明:闪光对焊接头ZGMn13高锰钢侧热影响区组织为单一的奥氏体组织,没有碳化物析出,其晶粒度明显小于母材;U71Mn钢轨侧过热区组织为晶粒较粗大的珠光体和少量铁素体,正火区为晶粒细小的珠光体组织,有些地方还有少量晶粒更加细小的索氏体组织。 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的硬度分布:钢轨侧硬度较高,但热影响区硬度分布波动较大,正火区硬度较高,过热区和不完全重结晶区的硬度偏低;高锰钢侧硬度较低,分布较均匀;轨底堆焊层硬度介于高锰钢侧硬度值和钢轨侧硬度值之间。 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的抗拉强度达钢轨母材的60%左右;冲击韧性值也在钢轨母材冲击值的60%以上,其接头力学性能接近或达到了国外加过渡层闪光对焊接头力学性能的水平。断口扫描显示闪光对焊接头拉伸和冲击试验断口为解理+准解理,以准解理为主,具有良好的塑性和冲击韧性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的意义
• 1.1.1 高速铁路的发展及其对线路的要求
• 1.1.2 铁路无缝线路建设的回顾
• 1.1.3 本课题的研究意义
• 1.2 高锰钢辙叉与钢轨焊接研究现状
• 1.2.1 高锰钢与钢轨钢的焊接性
• 1.2.2 高锰钢辙叉与钢轨焊接的国内外动态
• 1.2.3 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊的研究
• 1.3 本课题研究的目的及主要内容
• 1.3.1 本课题研究的目的
• 1.3.2 本课题的主要研究内容
• 1.4 本论文的创新性和主要贡献
• 第二章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法及设备
• 2.2.1 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊工艺试验
• 2.2.2 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头显微组织分析
• 2.2.3 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的力学性能试验
• 2.2.4 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头断口形貌的分析
• 本章小结
• 第三章 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头组织的研究
• 3.1 前言
• 3.2 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的组织形态
• 3.2.1 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头高锰钢侧的显微组织
• 3.2.2 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头钢轨侧的显微组织
• 3.2.3 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头轨底堆焊层的显微组织
• 本章小结
• 第四章 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的硬度试验
• 4.3 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的拉伸性能
• 4.4 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的冲击韧性
• 本章小结
• 第五章 分析与讨论
• 5.1 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头高锰钢热影响区晶粒细化的机理
• 5.2 高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头钢轨热影响区不产生马氏体的原因
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢