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1、现代分析方法在课题研究中的应用1研究方向酸性或碱性条件下铁路辙叉钢的腐蚀磨损性能的研究2研究背景辙叉是使车轮由一股钢轨通过另-•股钢轨的轨线平面交叉设备，主要由翼轨、心轨及联接零件组成。目前铁路辙叉用钢铁有两种：高猛钢和贝氏体钢。高镭钢作为铁路辙叉材料，其标准成分C1.0%~1.4%、Mn10%-14%（质蜃分数）⑴。燕山人学利用再合金化的原理开发了一种加工硕化能力高、白减摩性能好的铁路辙义专用高钮钢，化学成分（质量分数）为：C1.0%~1.2%,Mn11%-13%,N0.04%~0.08%,Cr1.5%~25%,Cu0.8%-1.0%,Re0.1%~0.3%。热处理工艺为：加热
2、到1000~1100°C保温后水淬，获得单相奥氏体组织。常规力学性能为：抗拉强度＞800MPa,冲击性能＞150J/cm2,这种成分高镭钢辙叉的使用寿命比普通成分高猛钢辙叉使用寿命提高30%以上［2］。随着铁路向高速重载及长寿命方向发展，对改变火车运行方向的关键部位■辙叉提出r更高的要求，由于传统的整体固泄型高猛钢辙-义已经不能很好满足现冇的氏寿命及高速重载的需求，所以急需一种性能更好的新型辙义材料，这样贝氏体钢辙叉应运而生。贝氏体钢化学组成是低碳和低合金元索，含碳虽一般＜0.05%,主要合金元索冇Mn,Cr,Ni,Mo,B等。贝氏体组织通常通过空冷或控制冷却速度得到。这类钢具冇
3、高强度（530〜1500MPa）、高韧性、抗拉强度随贝氏体转变温度的降低而捉高。工艺性能（可焊性和成型性）较好。与高猛钢相比，贝氏体钢伸长率虽然比高猛钢低，而断而收缩率比高镒钢铸造辙义高，抗拉强度也比髙镒钢大很多。本文主要对贝氏体体钢的腐蚀磨损方面的研究进行总结。3研究常用的表征方法3.1SEM的应用［4］用SEM分析两个服役过的贝氏体钢辙义的横截血：表明两个辙义的表血是相対光滑的,口没有明显严重的划痕和褶皱。这也证明贝氏体钢辙叉具有良好•的耐磨性。试样B表而有许多平行的裂痕，这是典型的脆性开裂，来源于磨损表面，并朝向深层扩展，见下图，可以确认试样B的磨损表面上的裂痕会在服役过程
4、中不断扩展，最后导致辙叉断裂失效。■P«B3WSk^*1瓷■書・、门IIIimrm■i-ij；-5-SEKd«maijgosofthocrross—socrtionofthe?crossings7(ai*>aincflB(t>X3.2XRD的应用[5]B_SU9U_AVSU9U_101520253029(deg)5101520253028(deg)上图是研究超低碳贝氏体钢ULCB和09CuPCrNi钢材经过加速腐蚀后的锈层的X射线衍射图谱。a:钢材表层，b和c：钢材内锈层，M：磁铁矿，a:—FeOOH,B：FeOOH,Y:Y・FeOOH。1-6：1至6个加速腐蚀周期。用XRD分
5、析，可看岀，贝氏体钢ULCB和09CuPCrNi两种钢的锈层上是相似的。外锈层由Fe3O4,―FeOOH,P-FeOOH和v-FeOOH组成。而两种钢的内绣层主要是Fe3O4,没有B-FeOOH。但在ULCB钢的1至6加速腐蚀屮出现无定形腐蚀产物，菲品峰约16度左右出现，如图所示。根据XRD的结果，可以说无定形锈只存在于ULCB钢的内锈层中。3.3电化学阻抗谱法的应用⑹1OO40200BH53种曲緒屈钢衽3.5%NaC!濬液中的电化学P&抗6带锈层的钢试样在NaCl溶液中的等效电路图5为超低碳铁素体钢(No.A)和09CuPCrNi钢(No.B)新型低碳贝氏体钢(No.C)三种钢
6、材比较腐蚀后的电化学阻抗谱。图6为相应的等效电路，用來模拟带锈试样在NaCI溶液里的腐蚀情况。由丁构成锈层的主要腐蚀产物3—FeOOH,
7、3・FeOOH,Y・FeOOH和无定形锈)的本征电阻非常高，锈层的导电性在很大程度上取决于锈层内的缺陷，如裂纹、孔隙、空洞等，这些缺陷易被NaCI溶液渗透而导致锈层电阻卜降.所以，锈层电阻Rr综合反映了腐蚀产物的木征电阻(取决于各种腐蚀产物的所占比例)和锈层的致密程度，因而较全而地表征了锈层阻碍氯离了透过的能力，是评估锈层保护能力的关键参数。3.4极化曲线的应用⑹>xwOS>xwowSv出4JI1444JM啊嵐血igdA/on2)lg0,AW)
8、3种钢带锈层试样的极化曲线如上图所示。从图可见，随腐蚀吋间的延长，试样口腐蚀电位升高阳极电流减小，这说明锈层对阳极反应起阻碍作川.超低碳铁素体钢(No.A)的阳极电流减小幅度最小，新型低碳贝氏体钢(No.C)的阳极电流减小幅度最人，且在腐蚀后期0—35d)它们Z间的差距更为明显。这说明新型低碳贝氏体钢的锈层具冇更好的保护性,对阳极反应产生更强的阻碍作用3.5EDS的应用[7]00型ClKa1FeKa1CuKai(d)(e)(0」••图为加速腐蚀后的超低碳贝氏体钢带锈试样的EDS图
