cl60车轮运行失效后组织性能及喷丸强化研究

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1、CL60车轮运行失效后组织性能及喷丸强化研究ExperimentalStudyonmicrostructureperformanceandShotPeeningtoineffectiveCL60wheel韩东序大连交通大学DALIANJIAOTONGUNIVERSITY分类号：学校代号：10150UDC：密级：学号：20122013硕士学位论文CL60车轮运行失效后组织性能及喷丸强化研究ExperimentalStudyonmicrostructureperformanceandShotPeeningtoineffectiveCL60wheel学生姓名：韩东序导师及职称：任瑞铭教

2、授学科门类：材料科学与工程专业名称：材料科学与工程研究方向：纳米材料与表面工程申请学位级别：硕士论文答辩日期：2014年6月日学位授予单位：大连交通大学I大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不句,含为菇得大连交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担

3、一切相关责任。学位论文作者签名:蚌林曰期：加5年（月丨兮曰大连交通大学学位论文版权使用授权书太学位论玄作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，印：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用论X工作成果时署名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段

4、保存或汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）.学位论文作者签名：專序导师签名日期：2〇丨5年6月曰日期年《月大连交通大学工学硕士学位论文摘要铁路在我国的运输系统中起着不可替代的关键作用，其中车轮作为铁路运输系统中的重要组成部分，对于铁路系统的正常运行有着重大的影响。随着我国重载与高速铁路的快速发展，车速的提高以及轴重的增大，都会导致车轮的服役环境逐步恶化，由于滚动接触疲劳导致的表面剥离和磨损变得越来越严重，如何避免车轮的损伤以及提高车轮钢的抗疲劳破坏能力已经成为了困扰铁路工作者的重要问题。本试验将不同时间喷丸处理后的CL60钢与实际运行致失效后的CL60车轮钢表层

5、变形区的组织和硬度进行对比研究，在对车轮用钢喷丸强化处理的可行性进行探讨的同时，研究实际失效车轮表面白层的组织结构及形成机理。喷丸试验采用直径1mm的钢丸以45m/s的速度进行不同时间的喷丸处理，分析其表面粗糙度、应力、组织和硬度随喷丸工艺的变化。试验结果表明：失效后车轮表层均存在不同程度的损伤；其中损伤较轻的是踏面内侧区，主要由塑性变形组织构成，硬度大约为380HV，变形层厚度约为100μm；损伤较重的踏面中部区和轮缘区表层由不连续的白层和塑性变形区构成，白层由马氏体组织构成，其硬度可以达到约900HV；白层区渗碳体片发生断裂碎化并固溶到基体中，形成许多直径约为50nm~200

6、nm的细小晶粒，并在外加塑性变形的作用下，在晶粒表面形成滑移带；经过喷丸处理后试样表面粗糙度均低于4.9μm，符合车轮服役规范；喷丸后试样表层会产生厚度约为400μm的随深度变化的残余压应力，喷丸处理2min时最大应力可达762MPa；硬度随喷丸处理时间的增加而逐渐提高，喷丸30min后表层硬度约为375HV，喷丸360min后表层硬度最高，可达到约480HV，硬化层厚度在喷丸60min时达到饱和，约为130μm；喷丸处理后车轮钢表层渗碳体变化形式与实际失效车轮塑性变形区的变化形式基本相同；铁素体明显细化，喷丸处理180min时表层部分铁素体晶粒会细化至70nm。喷丸处理60mi

7、n~180min可以在表层无损伤的情况下，有效提高硬度，为喷丸处理的最佳工艺；白层的形成机制为温度和塑性变形的综合作用机制；白层为马氏体以及残余奥氏体等组成的混合组织。关键词：CL60钢；高能喷丸；白层；机制；硬度II摘要AbstractRailwayplaysanirreplaceableimportantroleinourcountry’stransportationsystem,andthewheels,asoneofthemostimportantconstituentp