002车轮钢珠光体层片间距及其与断裂的关系

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1、维普资讯http://www.cqvip.com舱翎，末袭辞，≈毛柄学Io车轮钢珠光体层片问距及其与断裂的关系堕型在唑、f1(物理研究室)摘要本文在考虑了珠光体层片的取向分布和层片何距的统计分布的基础上，推导了珠光体层片的真实间距和表观间距的关系式，介绍了测量钢中珠光休组织的真实平均层片间距的方诲。用此方法测量了车轮钢在不佩淬火方式下的珠光体层片间距．并研究其对断裂韧性的影响。对断裂韧性试样断口避行了扫描也罐观察，韧步探讨了断裂的机制。t前言钢中珠光体组织的结构与形态和钢的力学性能密切相关。珠光体组织中渗碳体

2、的形态、珠光体晶团尺寸及层片间距等都是控制钢的强度、塑性，韧性及断裂性能的重要因素。一般认为，层片珠光体组织的屈服强度、疲劳强度和断面收缩率主要取决予层片间距，韧性和断裂性能也与层片间距有关(。)(。我公司生产的车轮，由于工件太，淬火回火后仅表层得到回火索氏体组织，内部仍是层片状珠光体和少量铁索体的组织因此弄清车轮钢的珠光体层片问距与机械性能，断裂韧性的关系，有助于深入研究车轮钢的强化机理和断裂行为。一、珠光体层片间距的测量方法同一试样中殊光体的层片间距，并不是一个恒定值，而是在其平均值附近呈随机分布。另外，

3、各珠光体晶团的层片取向各异，它们与金相磨面以各自不同的角度相截。在显微镜下观察到的只是表观的而并非真实的层片间距。这样，实验中在同一试样上测得的层片间距的数据服从两个分布：除了其本身的随机分布外，还随层片和试样表面的交角不同而改变。图1表示真实间距为do的一组珠光体屠片，其法线与试样表面的夹角为0，0亦为一图1珠光体屡片与试样表面相截随机变量。此时表观层片问距为d，显见：一10一维普资讯http://www.cqvip.comd=d。·SeC0(1)和0为两个相互独立的随机变量，故(2)为计算要考虑试样中珠光

4、体量对0的分布关系。在xoy平面上做一个半径为r的参考投影半球(如图2)，将试样中各珠光体晶团均置于球心0点，’其层片法线与参考球面的交点即为该晶团在参考球面上的投影点。如果试样中珠光体层片的取向完全无规，那么试样中所有珠光体晶团的投影点匣当在参考球面上均匀分布，层_片法线与试样表面夹角落在0到e+△e内的几率为图2珠光体品团的球面投影坐：cos0．AO(3)2v2⋯～因此e在。到詈内并不是均匀分布的·其几率密度函数为f(0)=cos0。故有=c0．／(O)dO=J=詈(4)将(4)式代入(2)式，便得到计算

5、真实平均层片间距的简单公式：do=(5)真实层片间距d的准确性取决于层片袭观间距的统计平均值的测定。应尽量多测一些数据，最好有100个以上的数据取平均值。具体做}占是：在扫描电镜下对每一个试样选取适当的放大倍数，摄取多张照片。为了避免人为的维普资讯http://www.cqvip.com主观西素的影响，应当按一定的间隔平移试样台，自然选取视场。在放大倍数为M的照片上以长度为1的线段与层片垂直相交，若线段与渗碳体片的交点数为13．，则表观宽度为：·(6)由于实际上珠光体层片不一定十分均匀和平直，因此可用圆周测量

6、线的方法(”。也就是在照片上将一个直径为1的圆复在一个珠光体晶团内，数出沿圆周和渗碳体层片相交的交点数rid，算出平均每个交点所占的艮也，则有；(7)一般情况下，一片渗碳体与圆周相交于两点，即n。=2n，故有(8)将(7)(8)两式代入(5)式，即得到用于实际测礁的公式d：．丽(9)’照片一显示了车轮钢珠光体组织形貌和层片间距的测量方法。照片一轮钢组织及珠光体层片间距测量方法’~OOX一12一维普资讯http://www.cqvip.com二、车轮钢珠光体层片间距和断裂韧性目前生产车轮的热处理工艺是对车轮踏面

7、进行单面喷水淬火，试验的新工艺是对车轮踏面及轮辋外侧面、内侧面进行三面淬火。三面淬火可以加快冷却速度，以期加深淬火层的深度，提高材料的强韧性。我们对这两种不同工艺处理的车轮的性能进行了对比，并初步研究了其组织结构沿深度变化的情况。为了避免含C量不同的影响，所用试样取自同一炉罐，其成份列于表1。表1试样的化学成份()cJfl0．590．270．710．0190．016经不同淬火工艺后，轮辋部份力学性能如表2所示。r表2轮垌部份的力学性能7-工艺oh(MPa)6(％)()ak(M~'／m)单面淬火970l7320

8、．49．手面淬火gg4l8450．60、．可以看到面淬火车轮强度和韧性比单面淬火车轮均有提高。对不同工艺的车轮进行了断裂韧性的测量，并且采用上述推导的公式和圆周测量线方法测定了距踏面不同深度处的珠光体层片问距，结果见表3。表3珠光体层片问距和断裂韧性＼＼层片闻者、器踏瞿‘、五(叫2530354250(MPam~)艺、单面淬火29332：733635,036760．3三面淬火j248267281302