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不同蠕滑率下低碳贝氏体钢轨损伤演变行为研究

摘 要: 随着我国铁路运输的快速发展，轮轨损伤问题日益严重。贝氏体钢与珠光体钢相比，其含碳量更低、韧性更高，是如今工程应用和科学研究的热门课题。轮轨服役过程中，蠕滑率对钢轨的磨损和滚动接触疲劳损伤有极大的影响。为此，本文使用CL60车轮与低碳贝氏体钢轨，通过双盘对滚试验机，研究了不同蠕滑率条件下低碳贝氏体钢轨磨损和滚动接触疲劳的竞争机理。在蠕滑率分别为0.5%、1%、2%、3%、4%和5%的条件下进行100000次循环试验，试验后重点对磨损率、微观损伤形貌、剖面裂纹的角度、深度和长度进行分析。结果表明，在不同蠕滑率条件下，随着蠕滑率增加，低碳贝氏体钢轨的主要损伤形式也会发生变化，钢轨磨损和滚动接触疲劳存在明显的竞争关系。随着蠕滑率的增加，钢轨磨损率呈增加趋势，贝氏体钢轨在蠕滑率为5%时存在异常磨损。除异常磨损情况外，钢轨均表现出随蠕滑率的增加，剖面疲劳裂纹宽度、深度和长度增加，裂纹角度减小，裂纹密度呈先上升后下降的趋势。蠕滑率的增加会导致钢轨的滚动接触疲劳损伤加剧，但低碳贝氏体钢轨的滚动接触疲劳损伤对蠕滑率的变化更敏感，这也是贝氏体钢轨在5%时异常磨损的主要原因。钢轨塑性流变导致其滚动接触疲劳裂纹在干态下呈小角度扩展。

关键词: 低碳贝氏体钢轨；滚动接触疲劳；磨损；蠕滑率