Page 98 - 《摩擦学学报》2021年第3期

第 3 期 向鹏程, 等: 两种热处理钢轨焊接接头冲击磨损与损伤性能研究 387

Slide platform
Cylinder head
Cylinder
Impact head
Aluminum alloy frame
F
Rail sample

d=1 mm
Electric cabinet
Gripper

Sensor

Platform

Fig. 5 Schematic diagram of impact wear testing machine
图 5 冲击磨损试验机结构图

积降低，且当硬度小于350HV 时，降低趋势明显；当
0.5
3
2 4
硬度大于350HV 时，降低趋势减弱.
0.5

2.2 冲击后GCr15钢球表面损伤
图10为冲击钢轨母材试验后GCr15钢球表面损伤
SEM照片，因为钢球硬度较大(700~740HV )，表面损
1 0.5
伤轻微. 此外，钢球磨痕中心部位损伤比边缘部位损
伤更为轻微，因为边缘部位受垂向应力较小，但冲击
过程中因试样弹塑性变形导致的切向微动更加明显，
1 mm
因此钢球边缘部位损伤略微严重. 因为GCr15钢球硬
度明显高于钢轨焊接接头与母材硬度(290~415HV )，
Fig. 6 Diagram of impact crater profile measurement 0.5
图 6 冲击坑轮廓测量示意图 在冲击钢轨焊接接头不同区域后GCr15钢球损伤差异
不明显.

击磨损体积较小，且淬火后冲击磨损体积较正火后 2.3 冲击后焊接接头表面与剖面损伤
小，母材区冲击磨损体积最小. 图11为淬火焊接接头不同区域冲击试验后表面
图9给出了不同区域冲击坑深度和冲击磨损体积 和剖面损伤形貌，可以发现，母材区磨痕损伤最轻，表
与其硬度的关系，随硬度的增加，冲击磨损深度和体 面仅出现少量剥落，剖面未观察到明显裂纹. 因为母

100 100
Quenching-BM
Quenching-WJ
50 Quenching-HAZ 50 17 µm 30 µm
16 µm 63 µm
0 0 56 µm
Depth/µm −100 43 µm Depth/µm −100 120 µm
−50
−50

−150 153 µm −150 Normalizing-BM
Normalizing-WJ
Normalizing-HAZ
−200 −200
−2 000 −1 000 0 1 000 2 000 −2 000 −1 000 0 1 000 2 000
Width/µm Width/µm
(a) Quenched rail joint (b) Normalized rail joint

Fig. 7 Impact profiles of different zones of quenched and normalized rail joints
图 7 淬火与正火焊接接头不同区域冲击坑轮廓