淺析高速列車車輪不同材料的磨損特性

劉 巍,王旭東（太原理工大學, 太原 030032）

淺析高速列車車輪不同材料的磨損特性

劉 巍,王旭東
（太原理工大學, 太原 030032）

摘 要：高速列車在行駛過程中的傷損形式和磨損機理,與普通狀況下車速工況相比,有明顯差異,目前研究多集中在中低速工況下,對車輪的磨損影響,針對高速工況的研究不多。本文對高速車輪鋼材料,進行了硬度及磨損量的分析研究。

關鍵字：高速列車；材料；磨損特性

隨著高速列車的發展,高速車輪鋼材料開發作為高鐵技術國產化的關鍵一環,具有重要的研究意義。

試驗研究中兩種車輪鋼含碳量不同,1#材料含碳量較高，2#材料Si、Mn含量較高。

表1　實驗車輪鋼化學成分

表2　試驗工況

1　硬度測試及分析

首先，利用線切割在車輪試樣的三個相對對稱的位置上,如圖1截取分析試樣。

為了保證精確的試驗結果,我們將三個分析試樣側面拋光,在每個分析試樣上取4個點,總共12個測試點,采用維式顯微硬度測試儀MVK-H121進行硬度測試,將測試數據取平均數得出試驗前的硬度值,如圖2。

試驗中，輪軌間較大的接觸應力下, 反復擠壓的材料實現塑性變形,進而加工硬化。其加工硬化程度反映了材料的抗疲勞性,進而對材料的磨損性發生作用,試驗結束后,對分析試樣磨損面進行了硬度測試。

我們采用加工硬化率衡量試驗后的加工硬化程度，通過對試驗數據的計算，1#、2#材料磨痕中心的硬化率分別為：94.56%和103.87%,1#材料原始硬度高于2#材料,材料強度也高于2#,但是2#材料更容易發生塑性屈服,由此可見,較軟材料更具加工硬化傾向性。

2　磨損量分析

試驗前，通過丙酮清洗試樣,利用失重法測試磨損量。采用JA3003精密電子儀測試實驗前后的質量,每個試樣反復測試三次取平均值,測試得出的失重量則為磨損量。

研究表明, 1#以及2#試樣磨損量分別為1.53g和2.07g,對應磨損率分別為0.71%和0.93%,不超過1%。

1#材料的磨損量比2#試樣要低,耐磨性較2#要強。由于材料的磨損性與材料硬度密切相關,形變強化能夠使得金屬材料的硬度提高,而1#材料含碳量高,因而硬度值高,進而磨損量低。

參考文獻:

[1]沈志云.關于高速鐵路及高速列車的研究[J]．振動、測試與診斷，1998,18(l):1-7.

[2]王文健．輪軌滾動接觸疲勞與磨損禍合關系及預防措施研究[C].西南交通大學博士學位論文,2008.

作者簡介：劉巍，男（1986-），河北陽原人，太原理工大學在職研究生工程碩士就讀，材料工程專業。