高强韧性转向架用钢成分优化及CCT曲线研究

摘要

随着我国国民经济的持续快速增长，对我国的运输业尤其是铁路运输业提出了更高的要求以及铁路货运提出的提速、重载的要求，对铁路货车转向架性能提出了更高的要求。
　　本文首先，在B+级铸钢成分的基础上，提高材料的强度的同时保证铸钢的碳当量和韧性为目标来开发新铸钢。在理论分析的基础上，为了减少试验总量，因而将铸钢中主要的强化元素 Mn元素含量定为1.00 wt.％，Si元素含量定为0.50 wt.％， Cr元素含量为0.30 wt.％，同时为保证铸钢良好的塑韧性，将Ni元素含量为0.50 wt.％，Al元素含量为0.04 wt.％，1＃稀土（铈稀土）含量为0.03 wt.％。C元素因其较好的强化效果及相对低廉的价格作为主要的强化元素，又由于碳当量的要求，通过添加 Mo元素作为次要强化元素。试验结果表明：C元素含量由0.21 wt.％上升到0.27 wt.％时，铸钢基体中的珠光体含量明显增加，铸钢的抗拉强度由580.0 MPa提升到685.9 MPa，屈服强度由340.6 MPa提升到445.8 MPa，但是铸钢的塑性和韧性却显著下降，拉伸断口存在由韧性断裂向脆性断裂变化的趋势；当 Mo元素含量由0.00 wt.％上升到0.30 wt.％时，铸钢的基体得到明显细化，铸钢的抗拉强度由616.4 MPa提升到809.8 MPa，屈服强度由390.8 MPa提升到583.7 MPa，但塑性和韧性直线下降，拉伸断口由韧性断裂转变为脆性断裂。
　　其次，对优化出的新钢种，通过测量其 CCT曲线来制定合理的热处理工艺，最终得到：正火热处理加热温度范围为895-925℃，最佳冷却速度为1-2℃/s。
　　最终试验确定，当铸钢中的C元素含量为0.25 wt.％，Si元素含量为0.50 wt.％，Mn元素含量为1.00 wt.％，Cr元素含量为0.30 wt.％，Ni元素含量为0.50 wt.％，Mo元素含量为0.10 wt.％，Al元素含量为0.04 wt.％，1＃稀土含量为0.03 wt.％，采用正火热处理，加热温度范围为895-925℃，冷却速度1-2℃/s。此时铸钢的抗拉强度为663.9 Mpa，屈服强度为418.7 Mpa，断后伸长率为22.2％，在-18℃条件下V型夏比缺口冲击吸收功为31.9 J，此时铸钢的碳当量为0.58，可以在保证铸钢碳当量同时保证铸钢达到 C级钢性能要求。

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第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2铸钢转向架的研究现状

1.3铸钢的强韧化研究

1.4主要研究内容

第2章 试验方法与试验方案

2.1试验流程图

2.2试验原材料

2.3造型、熔炼与浇注

2.4热处理工艺

2.5成分分析

2.6力学性能试验

2.7组织观察和断口形貌分析

2.8晶粒度测量

2.9铸钢的连续转变曲线的测量

2.10试验方案

2.11本章小结

第3章 高强韧转向架新钢种成分优化

3.1引言

3.2碳元素对铸钢组织和性能的影响

3.3钼元素对铸钢组织和性能的影响

3.4本章小结

第4章 高强韧转向架新钢种连续冷却转变曲线研究

4.1引言

4.2试验准备和试验工艺

4.3试验结果

4.4显微组织及硬度检验

4.5临界点的确定和转变类型的判别

4.6 CCT曲线的绘制

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢