Page 49 - 摩擦学学报2025年第5期

第 5 期 韩振宇, 等: 不同运行参数下珠光体与贝氏体钢轨钢滚动磨损与接触疲劳行为研究 683

Hypoeutectoid rail Hypoeutectoid rail
≈34 μm ≈66 μm

50 μm 20 μm 50 μm 20 μm

Eutectoid rail Eutectoid rail
≈56 μm
≈113 μm
50 μm 20 μm 50 μm 20 μm

Bainitic rail Bainitic rail
≈27 μm
≈62 μm
50 μm 20 μm 50 μm 20 μm

(a) 17 t (b) 25 t
Fig. 9 SEM micrographs of sub-surface morphology of three rail material under various axle load
图 9 不同轴重下3种钢轨材料剖面形貌的SEM照片

Hypoeutectoid rail Hypoeutectoid rail
160 Eutectoid rail Eutectoid rail
Bainitic rail 16 Bainitic rail
120
Crack length/μm 80 Crack depth/μm 12 8

40
4
0 0
17 21 25 17 21 25
Axle load/t Axle load/t
(a) Crack length (b) Crack depth
Fig. 10 Rolling contact fatigue crack statistics of three rail material under various axle load
图 10 不同轴重下3种钢轨材料滚动接触疲劳裂纹统计

动接触疲劳裂纹损伤程度逐渐加剧. 当轴重进一步增 Hypoeutectoid rail
Eutectoid rail
加至25 t时，由于钢轨表面会发生材料剥落现象，进而 12 Bainitic rail
将使得裂纹的长度及深度均有所减小.

2.3 曲线半径对3种钢轨材料磨损与滚动接触疲劳 8
行为影响 Wear rate/(μg/m)
图11所示为3种曲线半径下3种钢轨材料的磨损 4
率，可以看到，同2.1和2.2节一致，共析钢轨的磨损率
始终大于亚共析钢轨和贝氏体钢轨. 同时，随着曲线 0
Flat 2 000 m 600 m
半径的减小，3种钢轨材料的磨损率均呈现增长的趋 Curvature radius
势，这是因为曲线半径的减小将会导致钢轨所受横向 Fig. 11 Wear rate of three rail material under various

力增大，进而加剧材料的磨损. 另外，如图4(b)和图12所 curvature radius
图 11 不同曲线半径下3种钢轨材料磨损率
示，随曲线半径的减小，3种钢轨材料的表面损伤均显
著加剧，尤其珠光体钢轨材料在600 m曲线半径下表面 图13 所示为不同曲线半径下3种钢轨材料剖面损
存在大量层叠的材料起皮且有明显的材料片状剥落，剥 伤形貌的SEM照片，结合图5(b)，不同曲线半径下共析
落层较深，横向尺寸较长，这是因为在循环载荷作用下， 钢轨材料的塑性变形层深度仍约为亚共析和贝氏体
表面产生的小角度起皮经扩展贯通后造成大块状剥落. 钢轨材料的1.8倍. 随着曲线半径的减小，3种钢轨材料的