轮轴材料应用技术-世界大学城.pptVIP

* 轮轴材料应用技术 * 一、轮轴材料基本性能 1、钢中的化学元素及其作用 2、钢的低倍组织缺陷及其危害 3、钢中的非金属夹杂物 4、常规力学性能 5、车轮、车轴钢的合金组织 * 钢中的化学元素及其作用 车轴钢材的含碳量 “碳”是钢中必不可少的元素，也是影响钢材性能的重要元素。然而加碳虽然强化作用很高，但却显著降低韧性。轴类零件一般选择中碳钢。为了提高铁路行车安全性，应降低车轴钢的含碳量，在降碳的同时，可通过微合金化及热处理来提高车轴强度。 * 40一--45钢车轴使用历史悠久，是国际上使用较多的钢种。由于其强度偏低，耐磨性差，疲劳裂纹萌生门槛值较低，使用寿命较短。但40～45钢韧脆转变温度低，加工性能好，成本低，如果能采用先进的冶炼、锻造技术和热处理工艺，在保持韧性前提下提高强度，其裂纹率很可能有所下降，使用寿命将会相对延长。 * 长期以来，我国的机车车辆均采用优质碳素钢车轴，国外由于各国的国情不同，技术观点不同，选用的车轴材质不尽相同。 依据各国车轴标准不同，车轴材料一般分为两大类，即碳素钢车轴及合金钢车轴。 但都属于中低碳钢范畴。碳素钢车轴钢材的含碳量一般选择0．30---0．45％，加入合金元素，可适当降碳。 * 车轴钢材的合金元素 依据车轴钢材的使用性能，要求车轴钢具有较高的强度和韧性，即良好的综合性能。因此，车轴钢合金化的目的就是添加合金元素达到强韧化目的。 钢材的韧化，意味着不发生脆化。依据一般的强化机构，除细晶强化外，一般均会发生脆化，即脆性转变温度上升的同时，韧性破断的冲击值和断裂韧性值下降。 * 对于大截面钢件，Mo是使其晶粒细化，提高综合性能的首选元素。Cr能够增加钢的淬透性，促使淬火及回火后工件整个截面上获得较均匀的组织。Ni是提高钢材韧性最有效的合金元素。它韧化的机理是使材料基体本身在低温下易于交叉滑移，从而提高韧性。所以，不论对何种组织，加入Ni均可提高韧性。多种合金元素的复合加入，反映在性能上，则由单一性能到优良的综合机械性能，从而可 * 多种合金元素的复合加入，反映在性能上，则由单一性能到优良的综合机械性能，从而可以满足车轴在不同受荷状态的需要。因此，Cr、Ni、Mo等合金元素是车轴钢合金化的主要元素。 选材时还必须考虑经济性，包括材料成本的高低，供应是否充分，加工工艺过程是否复杂。由于Ni、Mo的价格昂贵，使材料的成本增加。 因此应综合考虑性能、资源和成本等多种因素，车轴钢成分设计中，在满足设计要求的组织和性能前提下，应控制Ni、Mo的含量。 国际上常用的车轴合金钢有25CrM04、30CrNi3，30CrMoA等 * 2、钢的低倍组织缺陷及其危害 热轧状态的钢坯中不允许存在残余缩孔、白点、分层、裂纹、气泡和夹渣等低倍组织缺陷。均为肉眼可见缺陷。 危害主要是降低力学性能、甚至在使用过程中还会发生断裂或者其他事故。 * 3、钢中的非金属夹杂物 内生夹杂物 在冶炼、浇注和冷凝过程中形成。 外来夹杂物 从设备、容器剥落下来而渗入 危害：破坏了金属的连续性，降低了钢的机械性能、物理性能、化学性能及工艺性能。 缺陷（裂纹、孔洞、夹杂物等） --- 不可避免，只能控制、检测 * 4、常规力学性能 静态力学性能常规指标：屈服强度、抗拉强度、延伸率及断面收缩率。 硬度：金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，代表弹性、塑性、强度、韧性是一种综合性能指标。 冲击性能 * 5、车轮、车轴钢的合金组织 取决于化学成分和热处理工艺（奥氏体化的加热温度和冷却速度） 铁素体、珠光体、马氏体、索氏体、贝氏体等 * 强化机理说明 位错滑移 固溶强化 阻碍位错滑移 （ 沉淀或弥散强化） 强化机理说明---组织强化 C：0.2% C:0.4% C:0.6% C: 0.77% C: 1.2% 车轮、车轴材料特性 断裂失效 常温 高温 低温---静载或动载荷下裂纹及扩展 疲劳失效 （略） 交变载荷下的裂纹及扩展 磨损失效 各种磨损机理下导致的尺寸和形状变化 腐蚀失效 各种腐蚀情况下引起的外观及尺寸变化 车轴各部位名称： 车轴：采用优质碳素钢加热锻压成型，再经热处理（正火或正火后再回火）和机械加工制成。 组成： 1）、轴颈：是安装滚动轴承和承载的部件。 2）、防尘板座：用于安装