《高速鐵路用貝氏體車輪鋼氫脆敏感性規律及機理研究》是依託北京科技大學，由任學沖擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高速鐵路用貝氏體車輪鋼氫脆敏感性規律及機理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：任學沖
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著我國鐵路運輸向著高速、重載的迅速發展，對車輪材料的性能提出了更高的要求。貝氏體車輪鋼是基於高矽無碳化物貝氏體的優良綜合性能開發出的具有完全自主智慧財產權的新型車輪材料，力學性能優異，極具套用前景。但在貝氏體車輪鋼的前期生產實踐中發現，貝氏體車輪鋼較珠光體-鐵素體車輪鋼具有高的白點敏感性，嚴重影響貝氏體車輪鋼的生產及運行。本申請擬通過對貝氏體車輪鋼氫脆敏感性規律及機理的研究，弄清以下幾個問題：①貝氏體組織白點敏感性升高的規律和機理；②貝氏體車輪鋼中白點形核、長大的機制；③如何定量表征貝氏體車輪鋼的白點敏感性；④貝氏體車輪鋼氫致滯後開裂的影響因素和機理。並在以上研究的基礎上，通過合金設計和熱處理改善鋼中氫陷阱的形態和分布，從而降低貝氏體車輪鋼的氫脆和白點敏感性。
結題摘要
針對貝氏體車輪鋼具有高的白點敏感性問題本項目按計畫進行了如下研究：1、首先測定了貝氏體車輪鋼出現白點臨界氫濃度，為生產中氫的控制提供依據。研究表明，貝氏體車輪鋼產生氫鼓泡的臨界可擴散氫濃度為1.5±0.3ppm。2、對不同氫含量的貝氏體試樣進行了慢拉伸試驗，隨著可擴散氫濃度的增加，慢拉伸試樣的延伸率急劇降低。在相同氫含量下慢拉伸性能較普通珠光體-鐵素體車輪鋼大大降低。3、研究了車輪鋼氫致滯後開裂門檻應力強度因子KIH隨可擴散氫濃度C0的變化。未充氫試樣，貝氏體車輪鋼的斷裂韌性KIC高CL60車輪鋼1倍。當可擴散氫濃度為0.4×10-6時，二者的KIH相當。氫濃度繼續升高時，貝氏體車輪鋼的KIH明顯低於CL60車輪鋼的KIH。4、熱處理對貝氏體車輪鋼性能及滯後開裂的影響。回火溫度低於450℃時，試樣KIH相沒有多明顯的變化，而當回火溫度達到550℃時，KIH較原始試樣的KIH升高了30%。這是由於板條狀貝氏體分解為粒狀貝氏體，其力學性能也有所降低。5、貝氏體車輪鋼拉伸斷裂過程的TEM原位研究，貝氏體車輪鋼中存在一定的殘餘奧氏體，微裂紋在擴展過程中如遇到殘餘奧氏體，由於其塑性較高，裂紋在殘餘奧氏體處止裂，起到增韌作用。6、殘餘奧氏體在氫致開裂過程中作用的TEM研究。殘餘奧氏體在氫和應力的共同作用下轉變為馬氏體，使得殘餘奧氏體不再具備提供塑性變形和阻止裂紋擴展的作用，反而成為氫脆敏感性最高的組織，促進了氫致裂紋的形核和擴展。7、車輪鋼氫脆敏感性微合金化改善的研究。合適的微合金潔淨化使車輪鋼產生白點的臨界氫濃度大幅度升高，當材料中彌散分布細小的第二相時，氫分散聚集在第二相的邊界，不會導致氫的過度聚集集中在某些第二相或夾雜物的周圍，從而使材料不易形成氫致開裂即白點的產生。課題基本完成了計畫書所要求的各項研究內容，科研經費按照計畫書預算執行，結餘經費1.58萬元，請用於本項目進一步的研究及論文發表等支出。項目取得的成果如下：發表論文共7篇，其中SCI檢索（或源刊）2篇，EI檢索1篇，ISTP檢索1篇，中文核心期刊3篇。 參加國際會議1次，國內會議1次。參與撰寫專著一部（《氫脆與應力腐蝕》，作者：褚武揚、李金許、宿彥京、喬利傑、任學沖、黃海友，待出版）。 本項目共培養碩士研究生3名。
