辙叉用耐磨钢回火试验

2019-05-16 06:47张振忠刘文闯王振伟
农业科技与装备 2019年2期
关键词:有轨电车钢轨

张振忠 刘文闯 王振伟

摘要:采用对比试验的方法,从200 ℃开始设置6种不同温度,研究耐磨钢的焊后合理回火温度。结果表明,综合耐磨钢在微观金相组织、表面硬度、拉伸性能、冲击性能方面的变化情况,焊后回火温度以350 ℃为宜。

关键词:有轨电车;辙叉;耐磨钢;钢轨;回火

中图分类号:TG142.72 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2019)02-0042-03

辙叉是有轨电车道岔的重要组成部分,材料选用直接影响其使用寿命。耐磨钢具有高硬度、高强度、高耐磨性的优点,以其作为辙叉材料,可减缓对辙叉轮轨的冲击。耐磨钢的碳当量较大,加之辙叉的结构复杂性,两者焊接为一体后存在较大焊接应力。为保证焊接质量,焊后需要进行回火释放应力。在此情况下,研究耐磨钢的焊后合理回火温度,为其焊后热处理提供数据资料及理论依据。

1 材料与方法

1.1 試验材料

材料为NM400耐磨钢,于材料近表面处取样,尺寸为20 mm×65 mm×300 mm,共取样6个。试验用钢板力学性能要求见表1。耐磨板按《GB/T2970-2004厚钢板超声波检验方法》检测,钢板质量符合I级要求。

采用特殊合金钢锯条锯切料,锯后对边角进行打磨处理。各分项检验的小试样采用线切割加工取样。

1.2 试验方法

从200 ℃开始分别进行6种温度的回火试验。将热处理炉升温到目标温度(200,250,300,350,400,

450 ℃)后,将试件装炉,温度恢复到目标温度开始保温3 h,取出试件并冷却(介质为空气)至室温,测试性能。

从热处理后的试件中取样,测试回火后试件表面硬度、常温拉伸强度、-20 ℃KV2冲击性能,比较热处理前后力学性能变化,观察冲击试样断裂情况。

1.3 回火后耐磨钢力学性能指标

拉伸性能:抗拉强度不低于1 200 MPa;断后伸长率A≥10%。冲击性能:-20 ℃KV2不低于母材性能的90%。布氏硬度:370~460 HB。试件金相组织中不得出现针状马氏体。

2 结果与分析

2.1 耐磨钢微观金相组织变化

在200 ℃和250 ℃的温度下回火,耐磨钢组织类型没有发生变化,均为板条马氏体和贝氏体;随着回火温度的升高,组织中贝氏体的含量有所提高;回火温度升至300 ℃,开始析出粒状碳化物,且随着回火温度的升高,碳化物的含量随之升高。

2.2 耐磨钢表面硬度变化

将试件表面加工掉1 mm后,检测其布氏硬度,试验条件为HBW10/3000。不同回火温度下,试件表面硬度见表2。

由表2可知:随回火温度的升高和基体组织的逐步均匀化,试件表面硬度逐渐下降;当回火温度为350 ℃时,表面硬度370 HB。考虑到耐磨钢辙叉在线路上主要受磨损、冲击,将硬度合格线控制在370 HB。同时,由于耐磨钢在400 ℃时有一定的回火脆性,将降低材料韧性,因此不大于350 ℃的回火温度较合理。

2.3 耐磨钢拉伸性能变化

自钢板1/4厚度处并沿钢板轧制方向取样,尺寸为60 mm×2 mm,拉伸数据如表3所示。不同回火温度下拉伸强度的变化曲线见图1。

由图1可知,随回火温度上升,试件抗拉强度整体呈下降趋势;当回火温度为300 ℃时,抗拉强度出现小幅回升后继续下降;回火温度在350 ℃以下时,抗拉强度均符合试验指标要求。

2.4 冲击试验数据分析

每个回火温度取样3个,将试件表面加工出V形缺口后进行冲击试验,结果取平均值。试验数据见表4。

由表4可知:回火温度在200 ℃~350 ℃区间时,冲击韧性随回火温度上升而上升;当回火温度达400 ℃后,冲击韧性开始下降。此现象出现的主要原因为,回火温度到达400℃时耐磨钢展现出回火脆性。

3 结论

随着回火温度的升高,耐磨钢的贝氏体含量提高,且在300 ℃时开始析出粒状碳化物。之后温度越高,碳化物的析出量也越高。随着回火温度的升高,耐磨钢的表面硬度逐渐下降,而耐磨钢抗拉强度整体上呈现下降的趋势,并在300 ℃时小幅回升后继续下降。当回火温度为350 ℃时,耐磨钢冲击韧性值最高。综合以上数据可知,回火温度为350 ℃时,耐磨钢综合性能最好,故焊后回火温度以350 ℃为宜。

参考文献

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