钒微合金化车轮钢滚动接触疲劳机制

邹强 周仲荣 高伟 刘学华 林俊良 王强

1.西南交通大学机械工程学院2.马鞍山钢铁股份有限公司安徽省高性能轨道交通新材料与安全控制重点实验室3.辽宁大学轻型产业学院

摘要：近年来我国机车车轮滚动接触疲劳呈现出频发性和普发性趋势，严重影响铁路运行安全，因而亟需改善车轮钢的滚动接触疲劳性能。开展钒微合金化亚共析车轮钢滚动接触疲劳行为与机制研究，旨在提升车轮钢滚动接触疲劳性能。采用模拟工况下滚动接触疲劳试验，测试了普通车轮钢和钒微合金化车轮钢试样在1 277 MPa接触应力下的滚动接触疲劳寿命。采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征两种车轮钢滚动接触疲劳试验前后试样的微观组织结构。研究结果表明：钒微合金化车轮钢的先共析铁素体中析出大量弥散分布的纳米VC颗粒，纳米VC颗粒析出相有效抑了制位错滑移，显著提升了先共析铁素体的纳米压痕硬度，精准改善了亚共析车轮钢中弱相的性能，使试样表层金属滚动接触疲劳试验后损伤更均匀。滚动接触疲劳试样表层金属经历严重塑性变形后，先共析铁素体强度进一步提升，根据DANG-VAN准则，有效提升了滚动接触疲劳裂纹的萌生抗力，因而钒微合金化能够有效提升亚共析车轮钢的滚动接触疲劳寿命。

关键词： 车轮;微合金化;滚动接触疲劳;裂纹;棘轮效应;

专辑： 工程科技Ⅰ辑;工程科技Ⅱ辑

专题： 金属学及金属工艺;铁路运输

分类号： U260.331.1;TG142.1

在线公开时间： 2025-04-24（知网平台在线公开时间，不代表文献的发表时间）