摘要
轨枕弹条是轨道交通领域的重要工务配件，主要起固定钢轨和减震降噪的作用。我国的轨枕弹条一般采用60Si2Mn和60Si2Cr弹簧钢制造，在生产过程中多采用油冷进行淬火处理，在后续的中温回火和表面防腐处理过程中均会产生严重的环境污染问题。另外，我国弹条的疲劳寿命一般要求500万次疲劳试验不断裂，使用寿命相对较短，更换频繁，维护成本高。因此，急需开发一种生产过程绿色环保且长寿命的轨枕弹条制备技术。 针对轨枕弹条生产过程中的环境污染和疲劳寿命低的问题，本论文以55Si2MnV为研究材料，在弹条的制备过程中，分别采用油和水作为冷却介质，进行了淬火工艺和中温回火工艺的研究。结合微观组织结构、力学性能和疲劳性能的分析测试结果，获得了一种弹条生产过程中的水冷淬火工艺。在此基础上，进一步探讨了等温淬火工艺对55Si2MnV弹簧钢样品微观组织结构、力学性能和疲劳性能的影响，理论分析了等温淬火工艺在弹条生产过程中应用的可行性。 研究结果表明：55Si2MnV制备的弹条样品采用油作为冷却介质时，其最佳热处理工艺为：880℃×30min油冷+500℃×60min回火(油冷)。在此工艺基础上制备的试样，其力学性能优于目前弹条用弹簧钢力学性能，经过该工艺处理的弹条通过了2000万次疲劳试验测试，是目前铁路弹条疲劳试验标准(500万次)的4倍。 采用水作为冷却介质时，其最佳热处理工艺为：880℃×30min水冷+500℃×60min回火(水冷)。在此基础上制备的试样，其力学性能与油冷淬火相似，并且其铁路弹条扣件的疲劳寿命同样能够达到2000万次未断裂。这说明在弹条生产过程中采用水作为冷却介质是可行的。 通过对55Si2MnV弹簧钢样品进行等温淬火处理，其最佳处理工艺为：880℃×30min+275℃×30min等温淬火+水冷至室温。采用该工艺处理的弹簧钢样品的屈服强度为1885MPa，抗拉强度为2232MPa，延伸率为7.09%，断面收缩率为36.26%，室温V型缺口试样的冲击韧性为13.50J/cm2，其综合力学性能远好于目前弹条用弹簧钢材料。通过对55Si2MnV弹簧钢等温淬火处理后疲劳性能的研究，经275℃等温淬火30min的弹簧钢的疲劳强度为950±32MPa，综合分析的结果表明，等温淬火工艺在超高强铁路弹条应用方面有非常巨大的潜力。
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