Page 48 - 摩擦学学报2025年第5期
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682 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷
将使得铁素体相充当晶界，进而抑制裂纹向材料内部 Hypoeutectoid rail
16 Eutectoid rail
扩展. 同时表面硬度较软的共析钢轨材料会更易发生 Bainitic rail
变形，轮轨界面间所受形变作用力大，因而会促进滚 12
动接触疲劳裂纹损伤的加剧.
2.2 轴重对3种钢轨材料磨损与滚动接触疲劳行为 Wear rate/(μg/m) 8
影响 4
图7所示为3种钢轨材料在不同轴重下的磨损率
变化情况，可见，共析钢轨材料的磨损率大于另外2种 0
17 21 25
钢轨材料(图3)且3种钢轨材料的磨损率均随轴重的增 Axle load/t
加呈现增长的趋势. 这是因为轴重的增加将导致轮轨 Fig. 7 Wear rate of three rail material under various axle load
接触作用的垂向载荷增加，进而切向载荷增加，最终 图 7 不同轴重下3种钢轨材料磨损率
加剧材料的磨损. 另外，轴重较小时，钢轨材料表面损
持约为亚共析及贝氏体钢轨的1.8倍. 随轴重增加，3种
伤轻微，仅亚共析和共析钢轨材料有少量表面起皮，
钢轨材料的塑性变形层深度均呈增加的趋势，这是因
而贝氏体钢轨材料表面仅有轻微麻点，如图4(b)和图8
为轴重增加，轮轨间垂向接触应力增加，增强的轮轨
所示. 随着轴重增加，3种钢轨材料表面损伤逐渐加
间作用力会加剧材料的变形，进而导致塑性变形层深
剧，尤其是当共析钢轨处于25 t轴重时，其表面存在大
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量的且逐层叠加的起皮，损伤严重，而贝氏体钢轨材 度增加 . 图10所示为不同轴重下3种钢轨材料的滚
料在25 t轴重工况下仍损伤较小，仅在表面观察到少 动接触疲劳裂纹统计学特征的统计，可以看出珠光体
钢轨材料的裂纹深度及长度普遍大于贝氏体钢轨材
许大块状材料起皮.
图9所示为不同轴重下3种钢轨材料剖面形貌的 料. 与运行速度不同，轴重的改变会在一定程度上改
SEM照片，结合图5(b)可以发现，同2.1节结果近似，共 变3种钢轨材料的裂纹特性，在大多数运行工况下，随
析钢轨材料的塑性变形层深度随轴重的增加始终保 着轴重增加，轮轨间接触作用增加，进而使得钢轨滚
Hypoeutectoid rail Eutectoid rail Bainitic rail
50 μm 50 μm 50 μm
(a) 17 t
Hypoeutectoid rail Eutectoid rail Bainitic rail
50 μm 50 μm 50 μm
(b) 25 t
Fig. 8 SEM micrographs of surface morphology of three rail material under various axle load
图 8 不同轴重下3种钢轨材料表面形貌的SEM照片
