Page 117 - 《摩擦学学报》2021年第4期

560 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

900
Non-uniform microstructure(B) 780 Elastic limit
800 Tensile strength
Matrix microstructure(P+F) 720
700 660
Stress, σ/MPa 500 Stress, σ/MPa 600
600
540
480
420
400
360
300
300
240
200 Elastic limit (σ 0.2 ) 180
120
100
60
0 0
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 Matrix Non-uniform
Strain, ε microstructure(P+F) microstructure(B)
(a) Stress-strain curves (b) Elastic limit and tensile strength

Fig. 7 Stress-strain curves, elastic limit, and tensile strength of tread and matrix area
图 7 踏面不均匀组织区域和基体正常组织区域的应力应变曲线、弹性极限和抗拉强度

P+F
Lamellar cementite
B
P P+F B
B
Granular cementite
1 mm 10 μm 20 μm
(a) Crack initiation area (b) The crack branches after passing through (c) The topography before propagation
upper bainites and encountering corresponds to the block
pearlite colony in Fig.8(b))

F P
P
B
P F P F P
P
B B B
P F
20 μm 20 μm
(d) The crack passing through (e) The topography before propagation
upper bainite corresponds to the block in Fig.8(d))

Fig. 8 In-situ SEM profile in initial stage of crack initiation and propagation in tensile process of non-uniform microstructure sample
图 8 不均匀组织试样拉伸过程中裂纹萌生和扩展初期的原位形貌的SEM照片

[34]
支裂纹沿珠光体团界处的铁素体扩展，在片状渗碳体 这些薄弱区传播 . 因此，从上述裂纹的扩展路径来
前终止[见图8(b)]. 这是因为当裂纹触及微观结构中的 看，裂纹更容易在上贝组织中扩展，这说明正常组织
[33]
硬质相时，裂纹尖端的扩展受阻 . 随着加载的持续， 的片层状渗碳体结构要比上贝的粒状渗碳体结构对
主裂纹继续向前扩展，当遇到上贝和珠光体团(不均 裂纹的扩展阻力大，会阻挡或改变裂纹的扩展路径，
匀组织)时[图8(b)中方框区域]，裂纹优先沿两者边界 这与文献[35]的研究结果相似.

扩展[图8(c)]；当仅遇到上贝氏体时，裂纹从其短棒状
3 讨论
渗碳体间穿过[图8(d)])；当仅遇到珠光体团时[图
8(d)中方框区域]，裂纹优先沿其团界处的先共析铁素 车轮材料的服役寿命通常取决于磨损和滚动接
体扩展[图8(e)]，因为铁素体或珠光体团界面属于铁素 触疲劳(RCF)两个因素. 车轮RCF损伤是由于车轮踏
体-珠光体钢的薄弱区域，在高应力作用下，裂纹易沿 面在轮轨接触应力作用下，导致踏面表层金属塑性变