.562. 北京科技大学学报 1993年No.6 化。由磨擦力引起的塑性形变及摩擦热会改变滚磨表面区域组织的物理和化学性能，直接 影响了钢轨的磨损行为。本文在实验室条件下，通过模拟轮/轨间的接触条件，研究了磨 损过程中显微组织的变化与磨损形式的关系，并对U71M轨钢的磨损机制进行探讨。 1 试验方法 1.1试样及试验设备 磨损试验是在M一200型磨损试验机上进行的。采用双圆盘对滚试样以模拟轮/轨间 的接触条件，其中上试件代表钢轨（磨损试样），下试件为摩擦副。上、下试件转速分别为 180r/min和200r/min,相对滑差由下式给出： Y=(1-R,N,/R2·N2) (1) 式中R、R,和N,N,分别为上、下试件半径和转速。滑差的增减是通过改变上试件直径实 现的，（如表1所示），下试件直径不变，为36m。根据施加载荷和试件尺寸，由赫芝公式 计算最大线接触应力.通过试验机的积分机构按下式计算摩擦功Q: 2=100nM (2) 其中：M为摩擦力矩量程，n是试验机上与摩擦盘接触的小滚轮转数。平均摩擦系数∫为： f=2/2π·R2·N2·P (3) 式中P为试件所承受的垂直载荷。 磨损失重用GT2A型精密分析天平称量、量程500g,感量0.1g。 1.2试验材料及热处理工艺 上、下试件均采用U71Mn钢轨钢，化学成分为(%)：C-0.70,Si-0.26,Mn-1.25, P-0.019,S-0.03.试样加工后热处理。磨损试样经850℃、1h奥氏体化，550℃、20mi 等温，得到硬度为30.7HRc的细片状珠光体组织；下试件奥氏体化后淬火，在520℃回火 1h得到回火索氏体组织，硬度(38.5HRc)与实际车轮硬度相近。热处理均在盐浴炉中 进行，试样处理后精磨至设定尺寸用于试验， 1.3试验条件 磨损试验条件如表1所示。磨损试验 表1晦损试验条件 是在干磨条件下进行的，在整个试验周期中 Table 1 Testing condition of wear 序号载荷接触应力上试样直径滑差 用风扇冷却试样，以去除试样表面磨屑和避 (N) (MPa)(mm)(% 免试样升温。试验周期为4×10r并周期 294 343 36 10.0 地停止试验，拆下试样，经丙酮清洗、挥 2 490 443 36 10.0 发后在室温下称重，以测量摩损失重称重，间 686 524 36 10.0 4 931 610 36 10.0 隔为0、5×10M、10×10、15×10°、20×10 5 1274 713 36 10.0 30×10°、40×10r。磨损速率是通过计算 6 490 431 40 0 磨损曲线稳态阶段的斜率得到的，用试验轮 490 434 39 2.5 8 转过单位距离的重量损失表示。 490 437 38 5.0 9 490 440 37 7.5 1.4检验方法 10 490 446 35 12.5 将磨损试验后的试样沿垂直轴向切开， 11 490 449 34 15.0. 5 62 · 北 京 科 技 大 学 学 报 l卯 3年 N o . 6 化 。 由磨 擦力引 起 的塑性 形 变及 摩擦 热 会 改 变 滚 磨 表 面 区 域 组 织 的 物 理 和 化 学性 能 , 直接 影 响 了钢轨 的磨损行 为 。 本 文在 实验 室条 件 下 , 通过 模拟 轮 / 轨 间 的 接 触条件 , 研 究 了磨 损过 程 中显微组织的变化 与磨损形 式的关 系 , 并 对 U 7l M n 轨钢的磨损 机制进 行探讨 。 1 试验方 法 1 . 1 试样及试验设备 磨 损试验是 在 M 一 2 0 型磨 损试验机 上进 行 的 。 采 用 双 圆 盘 对滚 试 样 以 模拟 轮 / 轨 间 的接触条件 , 其 中上 试件代表钢轨 (磨 损试 样) , 下试件为摩擦副 。 上 、 下 试 件转 速 分 别 为 180 r 厂而 n 和 Zo r /而n , 相 对滑 差 由下式 给 出: 7 = ( l 一 R , N : / R : · N : ) ( l ) 式 中 R : 、 R : 和 N , 、 从 分 别 为上 、 下试 件半 径和 转 速 。 滑差 的增减是通 过改变上 试 件直 径 实 现的 , ( 如表 l 所 示 ) , 下 试件直 径不 变 , 为 36 111 0 1 。 根 据施 加载 荷和 试件尺 寸 , 由赫芝 公 式 计算最大 线接 触应力 ( ’ l 。 通过 试验 机 的积分 机构 按 下式计算摩擦 功 Q : Q = l X() , I M ( 2 ) 其 中 : M 为摩 擦力 矩 量程 , 凡 是 试验 机上 与摩擦 盘接 触的 小滚 轮转数 。 平均 摩擦 系 数 f 为: f = Q / 27r · R : · 丛 · 尸 ( 3 ) 式 中 尸 为试 件所 承受的 垂直 载荷 。 磨 损 失重 用 G T ZA 型精密分 析天 平称量 , 量 程 5阅 g , 感 量 o . l mg 。 1 . 2 试验材料及 热处 理工艺 上 、 下试件均 采 用 U 7l M n 钢 轨钢 , 化学 成 分 为 ( % ) : C 一 0 . 70 , is 一 0 . 26 , M n 一 1 . 25 , P 一 0 . 0 19 , S 一 0 . 0 3 。 试样 加工 后热处 理 。 磨损 试样经 8 5 0 ,C 、 l h 奥氏 体化 , 5 50 ℃ 、 2 0 而 n 等温 , 得 到硬 度 为 30 . 7 H R c 的细 片状 珠光 体组织 ; 一 下试件 奥 氏体化后 淬火 , 在 520 ℃ 回 火 l h 得到 回 火索 氏体组织 , 硬度 ( 38 . 5 H cR ) 与 实 际 车 轮 硬 度 相 近 。 热处理 均 在 盐 浴 炉 中 进行 , 试 样处理 后 精磨 至 设定 尺 寸用于 试验 。 1 . 3 试验 条件 磨 损 试 验 条 件如 表 1 所 示 。 磨 损 试 验 是在 干磨条件下进 行 的 . 在 整 个试验 周期 中 用风 扇冷 却试样 , 以 去除 试样 表 面磨屑 和避 免 试样 升 温 。 试 验 周 期 为 4 X IO , r 并 周 期 地 停 止 试 验 , 拆 下 试样 , 经丙 酮 清 洗 、 挥 发后 在室 温 下称 重 , 以 测量摩 损 失重称重 , 间 隔 为 O 、 s x l O 4 、 10 、 10 4 、 1 5 、 10 4 、 ZO x l 0 4 、 30 x 10 4 、 4 0 x 10 4 r 。 磨 损速 率是通过 计算 磨损曲线稳态阶段 的 斜率得到 的 , 用 试验轮 转过单 位距 离的重 量损 失 表示 。 1 . 4 检验方法 将 磨损 试验 后 的试 样沿 垂直 轴 向 切 开 , 表 l 磨损试验条件 I U* 1 1议魄 c . ` 垃xl or ~ 序 号 载 荷 ( N ) 接触应 力 ( M几 ) 上 试样直径 ( r n 盆n ) 滑 差 ( % ) 10 . 0 10 . 0 、0 . 0 10 . 0 10 . 0 0 2 . 5 5 . 0 7 . 5 ! 2 . 5 15 . 0 364036398754 I 纽朔锄朔931274 34526107343143470嘶姗 , ` 1046389157