KKD车轮热处理过程中车轮整体及夹杂物周围的残余应力分析

利用商用有限元软件ANSYS建立三维的有限元模型,对KKD车轮的整体及夹杂物周围在真实热处理工艺下的残余应力进行模拟分析。模拟结果显示车轮踏面处受到较大的周向和轴向残余压应力,随着距离踏面的深度增加,这些残余压应力逐渐减小并转变成拉应力。另外,研究表明夹杂物的几何尺寸和形貌对其周围的残余应力分布和大小有很大的影响。     

机车车轮残余应力的仿真分析与测试

残余应力是机车车轮必须达到的一个重要质量指标,本文以某车轮厂某一型号钢制车轮为例,采用数值模拟与切割法测试相结合的方法,研究其踏面处周向残余应力及踏面下残余应力为零的深度,以期掌握车轮残余应力的变化规律。通过比较仿真结果与测试结果,证明了本文所采用的残余应力仿真方法是准确、可靠的,这为车轮残余应力分析提供了可行的方案,减少了破坏性实验的损耗。     

车轮残余应力标块制作试验

根据车轮喷水淬火时温度发布的研究结果,按小样品的尺寸和介质的冷却特性制定了实验室试验方案,较好地模拟了车轮踏面近表层的冷却条件,制作 的残余应力标块完全符合要求。该试验方法也可用于车轮轮箍的其它研究工作。     

车轮热处理过程中的变形分析

在考虑了温度、相变及应力的耦合作用的基础上,运用有限元法分析了车轮热处理过程的变形。车轮热处理变形主要发生在淬火阶段,且集中在辐板两端的圆弧处。辐板的变形导致轮毂沉降,并在淬火结束时达到峰值,在随后的回火和冷却过程中沉降减小,热处理结束后HDSA840车轮沉降达1.3 mm。     

7050铝合金H型截面构件淬火过程仿真模拟研究

采用有限元数值模拟研究7050铝合金H型截面构件淬火过程残余应力大小、分布及规律。研究结果表明:构件截面淬火后残余应力的分布情况为:表层受拉应力,芯部受压应力。构件截面在X方向上的淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域、筋顶以及腹板区域。其中构件截面过渡圆角区表面出现最大压应力,为-114MPa;过渡圆角芯部区域出现最大拉应力,为68 MPa。构件截面在Y方向上的淬火残余应力主要出现在过渡圆角区表面、筋外壁及筋芯部位置。其中最大压应力和最大拉应力也分别出现在过渡圆角区表面及芯部,分别为-114 MPa和79 MPa。     

大型焊接结构的焊后热处理(PWHT)的实践

1.PWHT的课题 PWHT在广义上包括消除应力正火以及完全退火、固熔化热处理、淬火回火、回火等热处理。一般说来,做为代替过去的称之为消除应力退火的SR的这个名词,其含义是:将焊接结构以及焊接区,在所使用的金属材料的相变点以下的温度中,保持均匀加热,从而改善焊接区的性能,消除焊接残余应力等有害影响,随后再保持均匀冷却的热处理方法。为此,在ASME标准中规定,     

新型轮辋喷水车轮的残余应力测定

超声波是测量车轮轮辋残余应力的有效方法，Ｒ７１、Ｒ８Ｔ车轮的化学成分影响可以通过热处理工艺来弥补，根据车轮轮辋材料的屈服强度改变回火工艺可以降低残余应力水平。     

Mn-Ni-Mo系核电用钢板热处理工艺研究

针对Mn-Ni-Mo系核电用钢板,研究了淬火和回火热处理工艺参数对力学性能及显微组织的影响,分析了回火温度和时间对力学性能的影响规律,研究结果对Mn-Ni-Mo系核电用钢板生产工艺的制定具有一定参考价值。     

电解多功能起重机车轮的疲劳计算

本文针对目前铝电解多功能起重机使用的车轮进行计算分析,建立了车轮踏面最大接触应力与车轮直径、轨道曲率半径及轮压分布等因素的关系,并确定考虑机构工作级别和车轮材料性能的车轮踏面的疲劳极限许用应力,进一步完善了车轮踏面的疲劳计算。同时,对其它类型起重机车轮的疲劳计算也具有指导意义。     

淬火/回火热处理对TiAl基合金晶粒细化的影响

研究了淬火/回火热处理中淬火温度和回火时间对Ti48Al2Cr0.5Mo合金晶粒细化的影响。研究结果表明:一定的淬火/回火热处理能将粒径约为1 000 μm的铸态组织细化成为18～30 μm的均匀双态组织。TiAl基合金的细化效果与淬火阶段的加热温度密切相关,温度升高,得到的块状组织较细,羽毛状组织体积分数减少。在两相区回火时,高温淬火组织的回火组织较细,而随时间的延长晶粒长大,但不明显。此外,从理论上探讨了淬火/回火工艺细化TiAl基合金显微组织的机理。     

Frictional Heat-Induced Phase Transformation on Train Wheel Surface

By combining thermomechanical coupling finite element analysis with the characteristics of phase transformation [continuous cooling transformation （CCT） curve], the thermal fatigue behavior of train wheel steel under high speed and heavy load conditions was analyzed. The influence of different materials on the formation of the phase transformation zone of the wheel tread was discussed. The result showed that the peak temperature of wheel/track friction zone could be higher than the austenitizing temperature for braking. The depth of the austenitized region could reach a point of 0.9 mm beneath the wheel tread surface. The supercooled austenite is transformed to a hard and brittle martensite layer during the following rapid cooling process, which may lead to cracking and then spalling on the wheel tread surface. The decrease in carbon contents of the train wheel steel helps inhibit the formation of martensite by increasing the austenitizing temperature of the train wheel steel. When the carbon contents decrease from 0.7% to 0.4%, the Ac3 of the wheel steel is increased by 45 ℃, and the thickness of the martensite layer is de creased by 30 %, which is helpful in reducing the thermal cycling fatigue of the train wheel tread such as spalling.     

车轮钢摩擦热影响区的相变及其损伤机理

将有限元热力耦合一温度场分析与材料相变特征的实验研究相结合，研究了高速度(200kin／h)、大载荷(10^5N)条件下车轮摩擦热影响区的相变过程，探讨了材料对该过程的影响。结果表明，轮一轨摩擦导致的车轮踏面局部升温可超过材料的奥氏体相变的临界点，碳含量为0．5％时，完全奥氏体化层的深度可达0．6mm；过冷奥氏体高速冷却，几乎全部形成脆硬的马氏体薄层，造成踏面剥离。通过降碳来降低车轮钢奥氏体相变的临界点，可以显著抑制踏面马氏体层的形成。随着碳含量从0．7％降至0．4％，材料的Ae3提高45℃，马氏体层的厚度减小30％，有助于减少车轮踏面的热疲劳损伤。     

Computer Prediction in Optimizing the Plasma Quenching of Locomotive Wheels

Computer software is developed for predicting the basic thermal characteristics in the plasma treatment of wheel rims for locomotives: the temperature, cooling rates, heat-flux density, and thickness of the martensitic layer at the wheel’s working surface. To verify the validity of this software, the results obtained are compared with thermometer readings and metallurgical data for the thickness of the martensitic layer. Two new features of the thermophysical model are the specification of the heat-transfer parameters in the plasma flare so as to ensure strengthening of the metal at the wheel rim by micromelting; and the ability to use the predicted temperatures and cooling rates in precision estimates of the martensitic-layer thickness. Estimates of the short-term thermal stress at the rim’s working surface show that compressive stress predominates. That is consistent with experimental data regarding the residual stress in steel samples after plasma treatment. If the proposed computer model is used in determining optimal conditions for the plasma quenching of locomotive wheels, the expenditures of time and material resources will be less than in in purely empirical selection of the operating conditions.     

50 kg/m钢轨踏面掉块缺陷分析

 50 kg/m钢轨在使用一段时间后踏面出现掉块缺陷。采用光学显微镜、图像仪和低倍检验等方法对钢轨踏面掉块缺陷产生的机理进行了分析和研究。结果表明,掉块缺陷的形成是由于钢轨滚动接触疲劳伤损所致。改善轮轨接触方式,减少钢轨踏面的轮轨接触应力,可以减缓曲线钢轨踏面压溃、剥离裂纹和浅层状剥离掉块伤损的出现,通过对钢轨进行及时的预防性打磨,是预防和减轻滚动接触疲劳伤损的最有效方法。     

热处理工艺对高碳高钒高速钢轧辊组织和性能的影响

研究了淬火温度、冷却方式、回火温度和回火次数对高碳高钒高速钢轧辊组织和性能的影响．确定了最佳热处理工艺参数。结果表明。盐冷高速钢轧辊具有优良的淬透性。不易出现裂纹．辊面硬度高而且均匀，耐磨性好．和高铬铸铁轧辊相比，高速钢轧辊寿命提高8．4倍。     

基于微晶刚玉砂轮的20 CrMnTi齿轮成型磨削表面完整性

为研究微晶刚玉砂轮成型磨削20CrMnTi齿轮的表面完整性,开展了20CrMnTi齿轮成型磨削试验,分析了砂轮线速度、轴向进给速度及径向进给量对齿面粗糙度、表层/次表层显微硬度、微观组织和残余应力的影响规律,探讨了由磨削引起的磨削烧伤、微观裂纹等损伤缺陷的形成机理,结果表明:径向进给量对表面粗糙度的影响最显著,砂轮线速度次之,轴向进给速度最不显著;磨削温度过高会导致磨削烧伤,淬火烧伤使得表面硬度提高5%~20%,回火烧伤则导致表面硬度不同程度地下降;表层组织从外至内分别为白层、暗层和基体组织,白层主要由致密的马氏体+碳化物+残余奥氏体组成;砂轮线速度和径向进给量的增大使得由磨削引起的残余拉应力增大,表面残余压应力下降并逐渐向拉应力转变,当表面最终残余拉应力大于材料的断裂强度时,表面产生微观裂纹.      

火车车轮轮辋组织与显微硬度的统计分布表征

采用高通量场发射扫描电镜结合图像批处理技术以及全自动显微维氏硬度分析技术对2种不同成分(W1和W2)的火车车轮轮辋踏面附近较大范围内的显微组织和硬度进行了原位统计分布表征,探究了轮辋靠近踏面的关键区域铁素体面积分数和珠光体片层间距的分布规律.通过大尺度原位统计分布表征结果可以发现,2种车轮铁素体面积分数自踏面往里均呈现...     

重轨轨头淬火应力场的计算机模拟

利用有限元法研究了重轨轨头在淬火过程中的应力场分布。模拟计算的过程中利用等效热容法处理相变潜热对温度场的影响,用等效线膨胀系数法处理相变引起的组织应力,同时考虑了材料的非线性参数对温度场的影响。研究结果表明温度的模拟结果与实测结果吻合较好,喷风淬火可以产生较小的残余热应力,避免了钢轨的变形和开裂。     

Influence of the quenching temperature on the phase composition,structure, and wear resistance of 150XHM steel

The influence of the quenching temperature on the quantity of residual austenite, its stability, and its ease of deformational martensitic transformation in 150XHM steel is studied. In the addition, the hardening and abrasive-wear resistance of the steel are studied as a function of the quenching temperature. The dependences of the steel’s hardening and wear resistance on the quenching temperature are of opposite form. The drop in hardness with increase in quenching temperature is due to increase in the content of residual austenite. At the same time, the relative ease of deformational martensitic transformation in the metastable residual austenite results in increase in wear resistance and microhardness of the worn surface.