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钒与稀土对钢轨用贝氏体堆焊合金的组织与耐磨性影响

作　者: 王亚军
导　师: 杨庆祥
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 钢轨堆焊合金贝氏体合金元素V La2O3
分类号: TG142.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着铁路运输强度的不断提高，对钢轨的质量及性能也提出了更高的要求。钢轨在使用过程中的主要失效形式是磨损。磨损后的钢轨可以采用表面堆焊的方法对其工作面进行修复，恢复其形状、尺寸，并获得更高的使用性能。因此，研制具有特殊性能的堆焊材料用于修复钢轨具有重要的经济效益和社会效益。本文研究了合金元素V和稀土氧化物La2O3对堆焊合金的组织与性能的影响。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对堆焊合金试样进行了观察和测试，并结合Thermo-Calc软件和Jmatpro软件对实验结果进行了分析。研究结果表明：含合金元素V的堆焊合金具有完全的粒状贝氏体组织，合金元素V加入后使得堆焊合金中存在MC型碳化物。当V元素的含量为0.14wt.%时，堆焊合金达到最佳的综合性能。此时，MC型碳化物钉扎奥氏体晶界，作为铁素体的有效的异质形核核心使得堆焊合金的综合性能增加；含稀土氧化物La2O3的堆焊合金具有粒状贝氏体和白色网状马氏体组织，稀土氧化物La2O3的加入可以细化奥氏体晶粒，提高了堆焊合金的耐磨性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 堆焊技术的研究现状  11-13
    1.2.1 堆焊的作用  11-12
    1.2.2 堆焊的主要用途及特点  12-13
    1.2.3 堆焊技术在贝氏体钢再制造中的应用  13
  1.3 贝氏体钢以及贝氏体焊材的研究现状  13-15
    1.3.1 贝氏体钢研究现状  13-14
    1.3.2 贝氏体焊材研究现状  14-15
  1.4 V 元素和稀土元素在钢中的研究现状  15-19
    1.4.1 V 元素在钢中的研究现状  15-18
    1.4.2 稀土元素在钢中的研究现状  18-19
  1.5 本文研究目的和研究内容  19-20
第2章实验材料与方法  20-24
  2.1 实验材料  20
  2.2 实验方法  20-24
    2.2.1 工艺方法  20-21
    2.2.2 测试方法  21-23
    2.2.3 计算方法  23-24
第3章 V 元素对堆焊合金组织与耐磨性的影响  24-48
  3.1 贝氏体堆焊合金成分设计  24-29
    3.1.1 钢轨用钢的组织与性能分析  24-26
    3.1.2 合金元素对 CCT 曲线的影响  26-29
  3.2 V 对堆焊合金 CCT 曲线和 TTT 曲线的影响  29-30
  3.3 堆焊合金的显微组织分析  30-34
    3.3.1 堆焊合金金相组织观察  30-31
    3.3.2 堆焊合金 SEM 观察  31-32
    3.3.3 堆焊合金 TEM 观察  32-34
  3.4 堆焊合金的耐磨性分析  34-38
    3.4.1 堆焊合金硬度  34
    3.4.2 堆焊合金的耐磨性  34-37
    3.4.3 堆焊合金断口形貌观察  37-38
  3.5 堆焊合金的强化机制分析  38-43
    3.5.1 V 元素对堆焊合金相图的影响  38-39
    3.5.2 V 元素对堆焊合金各组织析出温度的影响  39-40
    3.5.3 V 元素对堆焊合金中 MC 型碳化物质量分数的影响  40-41
    3.5.4 堆焊合金中碳化物 EDS 分析  41-42
    3.5.5 MC 型碳化物细化铁素体的错配度计算  42-43
  3.6 不同焊接电流下堆焊合金表面冷却速率计算  43-46
  3.7 本章小结  46-48
第4章 LA_2O_3对堆焊合金组织与耐磨性的影响  48-64
  4.1 堆焊合金的显微组织分析  48-55
    4.1.1 堆焊合金金相组织观察  48-49
    4.1.2 堆焊合金扫描组织观察  49-50
    4.1.3 堆焊合金 XRD 分析  50-51
    4.1.4 堆焊合金中各组织的体积分数计算  51-53
    4.1.5 堆焊合金 TEM 分析  53-54
    4.1.6 堆焊合金回火组织分析  54-55
  4.2 堆焊合金的耐磨性  55-58
    4.2.1 堆焊合金硬度  55
    4.2.2 堆焊合金的耐磨性  55-57
    4.2.3 堆焊合金断口形貌观察  57-58
  4.3 强韧化机制分析  58-62
    4.3.1 堆焊合金奥氏体晶粒尺寸统计  58-59
    4.3.2 堆焊合金夹杂物分析  59-60
    4.3.3 La_2O_3细化奥氏体错配度计算  60-62
  4.4 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  70-72
致谢  72-73
作者简介  73

钒与稀土对钢轨用贝氏体堆焊合金的组织与耐磨性影响

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