高速列车转向架用钢组织性能控制参数研究

论文摘要

随着我国铁路的第六次大提速,中国已经迈进了高速铁路时代。转向架是机车车辆最重要的承载结构之一,也面临着严峻的考验。高速列车转向架用钢不仅具有一定的强度和较高的韧性,同时具有良好的焊接性能、抗疲劳性能和耐腐蚀性能。目前所用的转向架用钢如Q345系列钢种性能与国外先进国家的同类钢种相比存在较大差距。因此将微合金化和控制轧制与控冷技术相结合,开发新型高速列车转向架用钢具有十分现实的意义。因此本文以新研发的高速铁路转向架用钢为研究对象,研究其在热加工过程中的组织变化,并研究工艺参数及微合金元素对组织性能的影响。论文的内容主要包括以下几个部分：(1)以含0.025%Nb、0.02%Ti的No.1钢为研究对象,采用单道次压缩实验,研究了变形温度、变形程度和变形速率对实验钢变形抗力的影响规律,建立了No.1钢的变形抗力数学模型；(2)以含0.025%Nb、0.02%Ti的No.1钢和含0.032%Ti的No.2钢为研究对象,采用双道次压缩实验,研究了实验钢奥氏体区热变形后等温保持时间里的静态再结晶行为。研究发现No.1钢静态再结晶激活能为250.61kJ/mol,而No.2钢静态再结晶激活能为203.41 kJ/mol。并建立了No.1钢的静态再结晶模型。(3)采用热膨胀法测定了不同奥氏体化温度条件下和变形条件下的No.1钢连续冷却转变曲线,结合金相观察结果,给出了奥氏体化温度、变形以及冷却速度对No.1钢组织的影响和微合金析出规律。结果表明：奥氏体化温度的降低和变形均使CCT曲线向左上移动,扩大了铁素体区和珠光体区,缩小了贝氏体区,促进奥氏体向铁素体的转变。而变形则促进微合金元素Nb、Ti碳氮化物的析出。(4)采用实验室热轧实验,研究了不同终轧温度、终冷温度、冷却速度及微合金元素等对组织和性能的影响,制定了合理的控制轧制和控制冷却工艺参数。实验结果表明：随着终轧温度和卷取温度的降低,No.1钢的强度先提高后降低；随着冷速的提高,No.1钢的强度提高。而添加Nb、Ti可以提高强韧性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高速列车转向架
• 1.1.1 高速列车转向架对材料的要求
• 1.1.2 高速列车转向架用钢的现状
• 1.1.3 转向架用钢的合金化分析
• 1.2 微合金钢的强韧化机制
• 1.2.1 晶粒细化
• 1.2.2 析出强化
• 1.2.3 相变强化
• 1.3 控制轧制和控制冷却技术
• 1.3.1 控制轧制
• 1.3.2 控制冷却
• 1.3.3 控制轧制与控制冷却技术对相变的影响
• 1.3.4 微合金碳氮化物在控轧控冷中的作用
• 1.4 本文的研究背景和内容
• 1.4.1 本文的研究背景
• 1.4.2 本文的研究内容
• 第2章 热变形
• 2.1 实验方案
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 单道次压缩实验
• 2.1.3 淬火实验
• 2.1.4 双道次压缩实验
• 2.2 单道次压缩试验结果与分析
• 2.2.1 不同钢种的应力应变曲线
• 2.2.2 变形温度对变形抗力的影响
• 2.2.3 变形速率对变形抗力的影响
• 2.2.4 变形程度对变形抗力的影响
• 2.2.5 变形抗力数学模型
• 2.3 淬火试验结果及分析
• 2.3.1 加热温度对奥氏体晶粒的影响
• 2.3.2 微合金元素对奥氏体晶粒的影响
• 2.4 双道次压缩试验结果及分析
• 2.4.1 软化率曲线分析
• 2.4.2 静态再结晶的影响因素
• 2.4.3 静态再结晶激活能
• 2.4.4 静态再结晶动力学模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 连续冷却转变的研究
• 3.1 实验方案
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 热模拟实验
• 3.2 No.1钢实验结果及分析
• 3.2.1 CCT曲线分析
• 3.2.2 过冷奥氏体相变组织
• 3.2.3 加热温度对过冷奥氏体相变的影响
• 3.2.4 变形对过冷奥氏体相变的影响
• 3.2.5 冷却速度对过冷奥氏体相变的影响
• 3.3 连续冷却过程中微合金元素的析出
• 3.4 本章小结
• 第4章 热轧试验
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 显微组织
• 4.2.2 终轧温度对组织性能的影响
• 4.2.3 终冷温度对组织性能的影响
• 4.2.4 冷却速度对组织性能的影响
• 4.2.5 微合金元素对组织性能的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢