动车组车轴增材再制造材料选择和性能评价

• 作者: 侯有忠 齐先胜 邓鸿剑 李世亮 牛富杰
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 交通运输
• 关键词: 再制造 动车组 车轴 激光熔覆 NiCrMo合金 压装曲线
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 表面功能化
• 页码范围: 162-169,219
• 页数: 9页
• 分类号: TG146|U266
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.12.018

摘要

目的 选择最佳材料用于动车组车轴的再制造,以符合车轴的力学性能及轮对压装技术要求.方法 以激光熔覆技术作为增材再制造技术工艺方法,选择不同化学成分的合金材料,通过熔覆金属的力学性能、线膨胀系数、过渡熔合区成分、稀释区组织以及硬度突变情况对比分析,确定最佳车轴再制造材料.对所选材料激光熔覆试件的宏观组织、微观组织、化学成分、硬度、力学性能进行检测,并开展轮对压装试验,通过光学显微镜、扫描电镜、纳米压痕法进行分析.结果 Schaeffler组分图预测Fe310、Fe314的激光熔覆金属熔合过渡区组织为奥氏体A+铁素体F组织,但是实际过渡区的硬度值高于600HV,说明有硬质马氏体相析出,而Fe310和NiCrMo合金的熔合区硬度值未发生突变,Fe310的力学性能略低于EA4T钢,且线膨胀系数与基体差距较大,因此不适用于车轴的再制造.选择NiCrMo合金作为车轴再制造增材材料,其熔覆金属的抗拉强度为790 MPa,屈服强度为542 MPa,冲击韧性为68 J/KU5,且具有相近的线膨胀系数.另外,NiCrMo合金纳米压痕的压缩弹性模量Er为180～185 GPa,与基体EA4T钢(185～190 GPa)相近,最终经再制造车轴的轮轴压装试验,其压装曲线的最大压装力在680～1160 kN范围内,曲线也符合标准要求.结论 选择NiCrMo合金作为动车组车轴再制造激光熔覆材料,其热膨胀系数、力学性能以及压缩弹性模量与基体EA4T钢相近,且激光熔覆金属过渡区域无脆硬的马氏体组织产生,并通过了轮对的压装试验,满足动车组压装曲线要求.