车轮钢摩擦热影响区的相变及其损伤机理

摘要

将有限元热力耦合-温度场分析与材料相变特征的实验研究相结合,研究了高速度(200km/h)、大载荷(105N)条件下车轮摩擦热影响区的相变过程,探讨了材料对该过程的影响。结果表明,轮-轨摩擦导致的车轮踏面局部升温可超过材料的奥氏体相变的临界点,碳含量为0·5%时,完全奥氏体化层的深度可达0·6mm;过冷奥氏体高速冷却,几乎全部形成脆硬的马氏体薄层,造成踏面剥离。通过降碳来降低车轮钢奥氏体相变的临界点,可以显著抑制踏面马氏体层的形成。随着碳含量从0·7%降至0·4%,材料的Ac3提高45℃,马氏体层的厚度减小30%,有助于减少车轮踏面的热疲劳损伤。