新材质车轮钢对重载货车轮轨磨耗的影响

李亨利，李 芾，张澎湃，邓小剑，王爱民

(1.西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031；2.中车眉山车辆有限公司，四川 眉山 620032；3.中国铁道科学研究院 金属及化学研究所，北京 100010)

多年来，我国重载线路钢轨材质大致经历了硬度逐渐增大的发展过程，以轨顶最低抗拉强度为例，U74热轧轨为780 MPa，U71Mn热轧轨为880 MPa，U75V热轧轨为980 MPa；以热处理工艺为例，钢轨可分为热轧轨和热处理轨。目前，我国重载线路直线多铺设U75V热轧轨，轨面硬度为280～320 HB，曲线上多铺设U75V热处理轨，钢轨的强度等级为1 180 MPa，轨面硬度350～400 HB。相对钢轨而言，车轮材质变化很小，现有重载货车车轮材质包含铸钢车轮材质ZL-B和辗钢材质CL60，车轮轮辋表面硬度范围约为277～341 HB[1]。这些车轮装配在25 t轴重货车在大秦线、朔黄等重载线路上运用时出现了普遍的车轮碾宽、严重的踏面磨耗及轮缘偏磨问题[2]，导致车轮镟修量和镟修次数增加，降低车轮使用寿命，影响了我国重载运输经济性的提高。

表1 轮轨材质的力学性能对比

因此，我国长期以一种车轮钢来适应硬度和强度不断提高的钢轨，造成轮轨硬度相差越来越大，加之货车不断提速和增加轴重，轮轨相互作用进一步加剧，从而增大了车轮故障的发生概率。为解决现有车轮钢ZL-B和CL60对重载运输的适应能力不足的问题，我国研发了新材质车轮钢ZL-C和CL70。两个钢种弹性模量和泊松比基本一致，所不同的主要为车轮钢的表面硬度和强度，表1对比了不同车轮材质与钢轨材质这两个方面的区别。2014年ZL-C和CL70车轮通过了在我国25 t轴重货车上的运用试验，并全面装配在我国研制的新一代27 t轴重C80E型通用敞车上，开始在大秦铁路运用。……