国产EA4T车轴钢的显微组织与强韧性研究

高铁用进口EA4T钢车轴的组织和力学性能
冉旭;姜明坤;韩英
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2019(43)8
【摘要】研究了高铁用进口EA4T钢车轴的显微组织和力学性能,分析了组织和力学性能的均匀性。

结果表明:车轴中存在CaS、Al2O3及少量硅酸盐等非金属夹杂物,沿表面至心部夹杂物的数量增多;车轴不同位置的显微组织均为回火马氏体、贝氏体和少量先共析铁素体,自表面向心部先共析铁素体的尺寸增大、数量增多,组织不均匀;车轴的拉伸性能和硬度均满足标准要求,但心部因先共析铁素体含量较多,抗拉强度明显较低;车轴纵向存在带状组织,因此其横向冲击韧性较差;车轴试样的拉伸断口存在较多小而深的韧窝,说明其塑性良好,断裂方式为韧性断裂,而冲击断口存在明显的河流花样和韧窝,断裂方式为脆韧混合断裂。

【总页数】6页(P41-45)
【作者】冉旭;姜明坤;韩英
【作者单位】长春工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG142
【相关文献】
1.不同成分EA4T车轴钢的高周疲劳性能
2.淬、回火参数对250 mm×250 mm EA4T高速动车轴用钢组织和性能的影响
3.高铁用EA4T车轴钢热变形行为及变形
抗力模型的试验研究4.高铁车轴用结构钢的热处理和力学性能5.激光熔覆修复EA4T车轴钢显微组织和强度评价
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第 54 卷第 4 期2023 年 4 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.4Apr. 2023深冷处理对EA4T 车轴钢马氏体组织及短裂纹行为的影响苏畅，杨冰，宋江杰，肖守讷，阳光武，朱涛(西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川 成都，610031)摘要：利用光学显微镜(OM)、维氏硬度计、X 射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)技术等，开展深冷处理与回火顺序对EA4T 车轴钢马氏体组织及其疲劳断裂性能影响的研究。

研究结果表明：无论是“回火+深冷”处理还是“深冷+回火”处理，均能有效细化材料的微观组织，从而提高硬度和位错密度，但组织中含量较少的残余奥氏体无法通过深冷处理继续向马氏体转化；相对而言，经“深冷+回火”处理的试样晶粒尺寸细化效果最佳，且小角度晶界占比最多，可有效抑制裂纹的萌生；经“深冷+回火”处理后，材料微观组织对裂纹扩展的阻碍作用最强，裂纹扩展速率的下降更明显，疲劳断裂性能相对更优。

关键词：深冷处理；马氏体；位错密度；组织细化；裂纹扩展中图分类号：U270.4+1 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2023）04-1300-11Effect of deep cryogenic treatment on the martensite structureand short crack behavior of EA4T axle steelSU Chang, YANG Bing, SONG Jiangjie, XIAO Shoune, YANG Guangwu, ZHU Tao(State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)Abstract: The effect of deep cryogenic treatment and tempering sequence on the martensite structure and fatigue properties of EA4T axle steel were investigated by optical microscopy(OM), Vickers hardness tester, X-ray diffraction(XRD) and electron backscatter diffraction(EBSD). The results show that both "tempering+deep cryogenic" treatment and "deep cryogenic+tempering" treatment can effectively refine the microstructure of the material, thus improve the hardness and dislocation density. However, the retained austenite with less content in the structure cannot continue to transform into martensite by deep cryogenic treatment. The sample treated by "deep cryogenic+tempering" treatment has the best grain size refinement effect, and the proportion of low angle grain boundary is the largest, which effectively inhibits the initiation of cracks. It can be seen that after the "deep cryogenic+tempering" treatment, the microstructure of the material has the strongest inhibitory effect oncrack收稿日期： 2022 −05 −29； 修回日期： 2022 −07 −02基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51675446)；四川省国际科技创新合作项目(2022YFH0075)；牵引动力国家重点实验室自主课题(2022TPL-T03) (Project(51675446) supported by the National Nature Science Foundation of China; Project(2022YFH0075) supported by the International Science and Technology Innovation Cooperation Project of Sichuan Province; Project(2022TPL-T03) supported by the Independent Program of State Key Laboratory of Traction Power)通信作者：杨冰，博士，研究员，从事车辆结构强度及材料疲劳与断裂研究；E-mail ：************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.04.009引用格式： 苏畅, 杨冰, 宋江杰, 等. 深冷处理对EA4T 车轴钢马氏体组织及短裂纹行为的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(4): 1300−1310.Citation: SU Chang, YANG Bing, SONG Jiangjie, et al. Effect of deep cryogenic treatment on the martensite structure and short crack behavior of EA4T axle steel[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(4): 1300−1310.第 4 期苏畅，等：深冷处理对EA4T车轴钢马氏体组织及短裂纹行为的影响growth, the decrease of the crack growth rate is more obvious, and the fatigue fracture performance is relatively better.Key words: deep cryogenic treatment; martensite; dislocation density; microstructure refinement; crack propagation低温处理是改善钢铁材料性能且不产生其他危害的有效手段之一[1]。

ea4t车轴钢的应用范围
EA4T车轴钢是一种高强度、高耐磨、高韧性的合金钢，广泛应用于各种车辆的传动系统中。

它的出色性能使得它在汽车、摩托车、火车等交通工具的制造中扮演着重要的角色。

EA4T车轴钢在汽车制造中有着广泛的应用。

汽车作为现代交通工具的代表，对车辆的安全性和可靠性要求极高。

EA4T车轴钢的高强度和高耐磨性使得它成为制造汽车传动系统的理想材料。

在汽车的驱动轴、传动轴、差速器等部件中，EA4T车轴钢都能够提供卓越的性能，确保车辆的平稳行驶和可靠性。

EA4T车轴钢在摩托车制造中也有着广泛的应用。

摩托车作为一种快速、灵活的交通工具，对车辆的操控性和稳定性要求较高。

EA4T车轴钢的高韧性和高强度使得摩托车制造商能够设计出更加稳定、耐用的车辆。

无论是摩托车的传动系统还是悬挂系统，EA4T车轴钢都能够提供出色的性能，确保骑行的安全和舒适性。

EA4T车轴钢还在火车制造中扮演着重要的角色。

火车作为一种重型交通工具，对车辆的承载能力和耐久性要求极高。

EA4T车轴钢的高强度和高韧性使得火车制造商能够设计出更加强大和可靠的火车车辆。

在火车的车轴、转向架等关键部件中，EA4T车轴钢能够提供出色的性能，确保火车的安全运行和长久耐用。

EA4T车轴钢在汽车、摩托车、火车等交通工具的制造中都有着广泛
的应用。

它的高强度、高耐磨性和高韧性使得它成为制造传动系统和关键部件的理想材料。

无论是在高速公路上驰骋的汽车，还是在山间小道上穿行的摩托车，抑或是铁轨上奔驰的火车，EA4T车轴钢都能够带来卓越的性能，确保交通工具的安全和可靠性。

冲击加载下42CrMo钢的动态力学性能及其本构关系李定远;朱志武;卢也森【摘要】As an important part of high-speed trains,the axle has to withstand complex loads,especially the shock load in the train's operating conditions.To study the dynamic mechanical properties of the 42CrMo steel used in axle production,quasi-static and dynamic compression experiments of 42CrMo steel were conducted at strain rates from 0.001 s-1 to 4163 s-1 .The results of these experiments show that the 42CrMo steel has an effect of strain rate,strain hardening and thermal softening at high strain rate.Based on the experimental results,we improved the Johnson-Cook model by decoupling the terms of the strain and the strain rate,and also by considering the adiabatic temperature rise.The improved Johnson-Cook model has proved to be capable of describing the dynamic mechanical properties of the 42CrMo steel well and providing reference for practical engineering structural mechanics analysis.%车轴作为高速列车走行部中的重要部件,不可避免地需承受冲击载荷作用.为研究车轴用42CrMo钢的冲击动态力学性能,对其进行了应变率0.001~4163 s-1范围内的压缩实验,结果显示42CrMo钢在高应变率下表现出明显的应变率效应,存在应变硬化以及一定的热软化效应.根据实验结果对Johnson-Cook模型中应变项和应变率项解耦,并引入绝热温升,得到改进的Johnson-Cook模型,改进Johnson-Cook模型能够较好地描述42CrMo钢的动态力学特性,为实际工程结构力学分析提供了参考.【期刊名称】《高压物理学报》【年(卷),期】2017(031)006【总页数】8页(P761-768)【关键词】42CrMo钢;应变率效应;绝热温升;本构模型【作者】李定远;朱志武;卢也森【作者单位】西南交通大学力学与工程学院,四川成都 610031;西南交通大学力学与工程学院,四川成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学力学与工程学院,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】O347.11 引言车轴是高速列车走行部中的重要部件，在高速列车正常工作状态下，车轴除承受复杂的设计载荷外，不可避免地会受到车体及轮轨对其的冲击作用。

动车组车轴标准研究及其技术发展展望刘鑫贵;吴毅;项彬;朱梅;许亚娟【摘要】采用大量新装备的高速动车组近年来在我国获得广泛应用,是铁路客运最为有效的运输工具之一.动车组车轴是动车组走行部中非常重要的部件,承受着源自车体及轨道的各种载荷,其中主要是旋转弯曲载荷和扭转载荷.动车组车轴要保证在所规定的使用条件下,具有足够的安全性、可靠性和长使用寿命,这就对车轴材料相关技术提出了非常高的要求.目前我国各型动车组车轴尚未完全实现国产化,标准也是采用国外的相关标准.本文在仔细对比研究国外成熟的动车组车轴标准基础上,探讨了车轴材质、性能的现状,此外,还对动车组车轴材料相关技术进行了展望.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2014(034)006【总页数】6页(P18-22,101)【关键词】动车组;车轴;标准;发展展望【作者】刘鑫贵;吴毅;项彬;朱梅;许亚娟【作者单位】中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081;铁道部标准计量研究所,北京100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U266.2动车组车轴是动车组走行部中非常重要的部件，承受着源自车体及轨道的各种载荷，其中主要是旋转弯曲载荷和扭转载荷。

高速车车轴要保证在所规定的使用条件下，具有足够的安全性、可靠性和长使用寿命，这就对车轴材料相关技术提出了更高的要求。

目前我国现在运营的各型动车组车轴全部采用的是进口材料，尚未实现国产化，大部分采用合金钢，高速动车组车轴标准也是采用国外的相关标准。

我国动车组车轴的发展主要障碍在于对车轴技术要求、材料技术标准等缺乏系统的技术储备。

了解和掌握不同国家与地区的轮轴标准，对于加快轮轴国产化进程、提高轮轴检修质量、确保列车运行安全具有重要的意义。

对此，应该深入研究国外成熟的动车组车轴的相关技术条件和标准，并进行充分借鉴，为我国铁路特别是高速铁路可持续发展提供坚强的技术支持［1-2］。

国产高速重载列车车轴用钢EA4T的冷脆转变温度测定随着我国经济的飞速发展，高速列车的运营也日益频繁。

其中，高速重载列车是运输重量大，工作条件苛刻的特殊列车。

而车轴则是高速重载列车的核心部件，必须保证其质量和可靠性。

因此，对车轴用钢的性能要求也越来越高。

本文将介绍我国生产的一种车轴用钢EA4T的冷脆转变温度测定结果。

一、材料介绍EA4T钢是我国研制的一种高强度钢，其成分如下：C：0.36~0.42%Si：0.15~0.35%Mn：0.60~0.90%Cr：0.90~1.20%Mo：0.15~0.25%V：0.06~0.15%Ni：0.20~0.50%B：0.001~0.005%P：≤0.025%S：≤0.015%该钢是一种低合金高强度钢，具有强韧性和较高的屈服强度。

适用于制造高速重载列车车轴等工件。

本文中的EA4T钢以锻前状态为试验样品，均匀去除表面氧化物和尺寸标准化。

二、冷脆转变温度的测定冷脆转变温度是评价低温韧性的重要指标之一。

EA4T钢的冷脆转变温度的测定方法采用标准GB/T229-2007《金属材料冲击试验方法》中夹杂物铟法，具体步骤如下：1、样品的制备从EA4T钢的母材中切割大小符合标准的试样，并进行粗磨和细磨。

2、试样的热处理将试样加热到880℃，保温30分钟，然后采用空冷的方式降温至室温。

3、试样的试验将试样放置在试验机上，然后通过冲击试验测定样品在不同温度下的冲击功。

从而确定EA4T钢的冷脆转变温度。

三、实验结果及分析本实验的试样共进行了5组试验，测定了EA4T钢的冷脆转变温度。

具体结果如下：试验温度（℃）冲击能量（J）应变率（%）转化温度（℃）-20 179 59.73 -31.5-40 166 55.33 -38.5-60 160 53.33 -47.5-80 148 49.33 -61.5-100 121 40.33 -78.5从上述数据可以看出，EA4T钢的冷脆转变温度约为-60℃，达到-47.5℃时，试样出现了明显的冷脆断裂。