不均匀组织对动车组车轮踏面剥离的影响研究

摘要

针对某型动车组车轮踏面出现的剥离损伤,利用光学显微镜、扫描电子显微镜以及透射电镜观察了车轮踏面的组织形貌和损伤特征,分析了车轮踏面表层中存在的不均匀组织及形成原因,研究了不均匀组织对踏面疲劳裂纹萌生和扩展的影响机制.结果表明:车轮踏面的剥离属典型的滚动接触疲劳损伤,疲劳裂纹的萌生和扩展主要发生在踏面不均匀组织处,不均匀组织中存在上贝氏体,该组织的形成是由于车轮中C、V元素偏析所致.上贝体组织破坏了车轮基体组织(铁素体+珠光体)的连续性与均匀性,其硬度、弹性以及塑性明显异于基体组织,在轮轨接触应力的作用下,使不均匀组织(上贝和车轮基体)交界处产生应力集中,进而诱发并促进了车轮踏面疲劳裂纹的萌生与扩展,最终形成了滚动接触疲劳剥离损伤,损害了车轮的服役寿命.