PDF《奥 —贝合金钢道岔与 U75V 钢轨闪光 对焊接头组织与性能分析》

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4 April

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0 8 表1奥贝合金钢与 U75V 钢轨的化学成分( 质量分数, %) Table

1 Chemical compositions of austenitic-bainitic alloy steel and U75V rail steel 试验钢材 C Si Mn Cr Mo S P V ,Ti, B, Re 奥 ―贝合金钢 0. 3~ 0.

5 2. 0~ 3.

0 1. 5~ 3.

0 0. 5~ 1.

5 0~ 0.

5 ≤0.

035 ≤0.

04 微量 U75V 钢轨钢 0. 7~ 0.

8 0. 5~ 0.

8 0. 7~ 1.

0 ≤0.

03 ≤0.

03 0. 04~ 0.

12 表2奥贝合金钢与 U75V 钢轨钢的力学性能 Table

2 Mechanical properties of austenitic -bainitic alloy steel and U75V rail steel 试验钢材 抗拉强度 Rm/MPa 屈服强度 ReL/ MPa 断面伸长率 A( % ) 冲击吸收功 aKV /( J・cm-

2 ) 洛氏硬度 HRC 奥 ―贝 合金钢

1 700

1 437

15 64.

7 45 U75V 钢轨钢 ≥1

200 ≥800 ≥10 15. 0~ 24.

0 ≥30 1.

2 试验方法及设备

1 .

2 .

1 闪光对焊工艺试验 奥―贝氏体合金钢道岔与 U75V 钢轨对接焊在 UN1 ―100 型闪光焊机上完成,焊接工艺参数为钳口 电压

6 ~

7 V , 闪光速度0 .

15 mm/s , 闪光量

15 ~

20 mm ,顶锻量

5 ~

7 mm .

1 .

2 .

2 力学性能试验 ( 1)抗拉试验 依据铁道部标准 TB/T1632 .

2 规定钢轨焊接接头的性能指标 , 圆棒抗拉试验在

1 000 N液压单向脉动试验机测定 . ( 2)冲击试验 冲击样坯的切取应按照铁道部 标准 TB/T1632

2005 的规定执行 ,根据焊接试件的 的外形特点, 试验采用10 mm *10 mm *55 mm的标 准冲击试件 .试验设备为 JB ―30B 冲击试验机 , 常 温下进行试验. ( 3)疲劳试验 依据国家标准 GB/T6398 ―

2000 ,设备采用MTS810 .

23 疲劳试验机系统.

1 .

2 .

3 组织分析与硬度测试 采用 XJP ―GX40 型光学显微镜观察接头各微 区的显 微组织 , 采 用压痕 法测量 , 显 微硬度 在HVA ―10A 型小负荷维氏硬度计上完成, 载荷98 N , 保荷时间10 s .

2 试验结果与讨论 2.

1 显微组织 U75V 钢轨钢的金相组织为珠光体 ,而奥 ―贝合 金道岔钢及其与 U75V 钢轨钢闪光对焊接头的显微 组织如图

1 所示.可以看出, 奥―贝合金钢为板条 状交替排列的奥 ―贝双相组织 ,它是280 ~

360 ℃ 等图1奥贝钢道岔与 U75V 钢轨异种钢接头的显微组织 Fig .

1 Microstructures of dissimilar steel welded joint of austenitic -bainitic steel railway switch and U75V rail

42 焊接学报第29 卷 温转变的产物, 图1a 中大致平行分布的黑色板条束 为贝氏体铁素体 ,其间腐蚀较浅的白色组织是奥氏 体.奥 ―贝钢的碳含量虽然较高, 但由于同时加人 足够多的硅和锰 ,使之在等温转变过程中,不致于形 成孪晶亚结构和碳化物相, 而形成板条状交替排列 的奥氏体与贝氏体的双相组织 .这种双相组织具有 高的强度和韧性 ,综合力学性能优异. 奥―贝钢与 U75V 钢的焊缝组织为贝氏体 +铁 素体, 见图 1b .闪光焊过程中在高温下施加较大的 顶锻力,使焊缝金属产生塑性变形 ,并产生动态再结 晶,焊缝组织比较细密. 图1c 为U75V 钢轨焊接热影响区( HAZ) 的显微 组织.在热影响区中靠近焊缝一侧的晶粒尺寸较 大,靠近母材一侧晶粒尺寸较小 .靠近焊缝一侧的 温度区间处于固相线至1

100 ℃ 左右,金属处于过热 状态 ,奥氏体晶粒发生长大现象,冷却后得到较为粗 大的组织 .靠近 U75V 母材一侧存在一个细晶区 , 处于 Ac1 ~

1 000 ℃ 之间的温度范围 ,属于相变重结 晶区 ,由于奥氏体化的晶粒细小,因此冷却组室温后 获得细小均匀的珠光体( 黑色区域) 和铁素体( 白色 区域) 组织 .细晶区的塑性 、 韧性都比母材好, 并具 有较高的硬度, 平均硬度达422 HV ,表明组织具有优 良的力学性能 .图1d 为奥―贝钢热影响区组织形 貌.在细晶区晶粒长大明显, 贝氏体板条有所增大 变粗 ,其间分布着铁素体 . 2.