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1、第24卷,第6期中国铁道科学Vol124No162003年12月CHINARAILWAYSCIENCEDecember,2003文章编号:100124632(2003)0620099206国产PD3钢轨与进口钢轨材质性能的对比研究1222周清跃,张银花,陈朝阳,周镇国(11铁道科学研究院研发中心,北京100081;21铁道科学研究院金化所,北京100081)-1摘要:按照“时速200km客运专线60kg·m钢轨暂行技术条件”的要求,UIC900A、攀钢PD3及鞍钢PD3的钢轨材质性能进行对比研究。结果表明,三种钢轨的化学成分,H,O含量,非金属夹杂物,低倍及显微组织、断裂韧性、裂
2、纹扩展速率、拉压疲劳以及轨底残余应力均符合“暂行技术条件”的要求。力学性能指标超过规定值,鞍钢、攀钢产PD3轨的KIC基本相当,而UIC900A钢轨的低温KIC稍高于国产PD3钢轨;PD3轨钢的拉压疲劳极限比UIC900A高出约5%;攀钢PD3钢轨轨底残余应力较鞍钢PD3钢轨略高,而UIC900A钢轨最低。另外,进口钢轨的脱碳层深度较浅,攀钢钢轨脱碳层较为稳定,而鞍钢钢轨脱碳层有的炉次超过了“暂行技术条件”的规定。关键词:钢轨;材质;对比试验中图分类号:U213141文献标识码:A面上,根据GB10561中规定的ASTM评级图,采用1试验内容及方法方法A,评定钢轨中的非金属夹杂物
3、。根据发展客运专线及高速铁路的需要,“时速疲劳裂纹扩展速率试验条件为:室温环境,应-1200km客运专线60kg·m钢轨暂行技术条件”和力比R=015,加载频率为15Hz～20Hz,采用挠度-1“时速300km高速铁路60kg·m钢轨暂行技术条法进行测定。件”首次对轨钢中残留元素,氢、氧、氮含量,轨根据GB307521982“金属轴向疲劳试验方法”头顶面硬度,脱碳层深度,非金属夹杂物,疲劳裂的规定进行S2N疲劳曲线的测定,采用成组法测定纹扩展速率daPdN,试样拉压疲劳,断裂韧性KIC高载荷下的S2N数据,采用升降法测定材料的条件以及轨底残余应力等提出了定量的要求。本文从秦疲劳极
4、限。试验在室温条件下,在MTS上进行,试沈客运专线钢轨中取样进行上述各项性能的对比试验频率30Hz,轴向循环载荷,r=-1。验。其试样取样部位及尺寸均采用“暂行技术条采用锯切法测定残余应力,其测点布置见文献件”的规定。[4]。采用化学分析法,从轨头取3点钻屑(钻头直2试验结果及讨论径Á8mm)进行化学成分分析,从轨头、轨腰、轨底各取3点钻屑进行残留元素分析,钻屑部位见文211化学成分及残留元素献[3]。随机选择4个炉次,对国产PD3以及进口成品轨中氢含量试样取自轨头中心,试样尺寸UIC900A钢轨的成品化学成分进行试验,随机选择为Á5mm×50mm。氧、氮含量试样取自轨头部2个炉
5、次对其残留元素进行试验。结果如表1和表[3]位,试样尺寸为Á5mm×50mm。采用RH2402型2。为了便于分析,从钢厂提供的质保书中随机选H分析仪和TC2436型OPN分析仪进行氢、氧、氮取若干炉进行化学成分统计,结果见表3。含量的分析。从表1、表2和表3可以看出,所检钢轨的成在钢轨头部距轨顶面约10mm～15mm处纵向品化学成分和残留元素均符合相应技术条件的要切取非金属夹杂物试样,在平行于轨顶面的金相磨求,并具有下列特点。收稿日期:2003202212作者简介:周清跃(1960—),男,浙江磐安人,研究员,博士生导师。基金项目:铁道部科技发展计划项目(2001G017)100
6、中国铁道科学第24卷1)进口和国产钢轨中的P,S含量有明显的差要化学成分波动范围均小于国产轨钢。别。进口轨中的P含量低,而S含量则较高。轨钢3)国产钢轨的残留元素含量存在明显区别,中P含量越低越好,而S由于具有抑制钢中出现其中攀钢PD3钢轨中残留元素如Cr,Ni,Cu等高[5]“白点”的作用,并不是越低越好。欧洲钢轨标于鞍钢PD3钢轨。法国UIC900A钢轨残留元素中[6,7]准EN1367421规定了S的下限为01008%。关于Mo含量明显高于国产PD3钢轨,其它残留元素与S在轨钢中的作用应引起我国钢轨生产部门的重视。攀钢轨差不多。2)从质保书的统计结果可知,进口轨钢的主表1钢
7、轨成品化学成分w/%钢种CSiMnSPV0173～01760155～01630186～018701006～0101001012～0101901042～01065攀钢PD3P01743P01588P01865P01008P01017P0105180172～01760156～01600184～019001004～0101101010～0101601048～01051鞍钢PD3P01735P01578P01883P01007P01013P0105030172～01750134～0136
