铁路轨道用钢——创新与实践

推荐语 

张福成教授的这部《铁路轨道用钢——创新与实践》著作是目前国内外这一领域少有的专著。该书是专门关于铁路轨道用钢及其冶金全流程技术方面的著作，可供从事铁路轨道用钢的研究人员和工程技术人员参考。它的出版对推动我国轨道用钢的高质量发展具有重要意义。

 

内容简介

本书主要介绍了作者科研团队30多年来耕耘在铁路轨道用钢方面的创新与实践成果。其创新之处在于：可用于制造铁路辙叉和钢轨的纳米孪晶奥氏体钢、纳米珠光体钢、超细贝氏体钢、超细马氏体钢等新钢种设计及其冶炼、铸造、轧制、锻造、焊接和热处理等冶金全流程技术方面的研究成果，其中，部分成果已在铁路线路上获得了很好的应用效果。同时，简略介绍了各类商业铁路轨道用钢的现状和进展。本书共分6篇32章，包括奥氏体钢篇、珠光体钢篇、贝氏体钢篇、马氏体钢篇、铁路轨道服役条件和用钢选择篇、材料计算科学在轨道用钢研究中的应用篇。

 

目录

第1篇 奥氏体钢

引言

1 轨道用C+Mn变量高锰钢

1.1 化学成分、组织和性能

1.2 疲劳性能

 

2 轨道用C+N强化高锰钢

2.1 化学成分、组织和性能

2.2 耐磨性能

2.3 疲劳性能

2.4 耐蚀性能

 

3 轨道用N+Cr强化高锰钢

3.1 化学成分、组织和性能

3.2 耐磨性能

3.3 疲劳性能

3.4 耐蚀性能

3.5 氮含量调控

3.6 热加工性能

 

4 轨道用高锰钢的预硬化

4.1 滚压预硬化

4.2 爆炸预硬化

4.3 高频冲击预硬化

4.4 感应加热预硬化

4.5 时效预硬化

 

5 轨道用高锰钢超细结晶组织调控

5.1 选择性热变形对高锰钢再结晶组织的影响

5.2 高压脉冲电流对高锰钢凝固组织的影响

5.3 高压脉冲电流对高锰钢再结晶组织的影响

5.4 超高压力对高锰钢凝固组织的影响

 

6 轨道用低碳CrNiMnMo奥氏体钢

6.1 奥氏体铁素体双相钢

6.2 奥氏体单相钢

6.3 奥氏体单相钢的组织和性能调控

 

7 高锰钢辙叉的失效

7.1 失效形式

7.2 失效机理

 

8 奥氏体轨道钢的应用

8.1 应用概况

8.2 重载铁路上的应用

8.3 高速铁路上的应用

 

第2篇 珠光体钢

引言

1 轨道用纳米珠光体钢化学成分设计

1.1 合金元素的作用

1.2 化学成分设计理论

1.3 珠光体纳米化机制

 

2 轨道用80CrSiV纳米珠光体钢

2.1 轧制变形量

2.2 终变形温度

2.3 轧后冷却速度

2.4 终冷温度

2.5 离线热处理工艺

 

3 轨道用90CrSiAl纳米珠光体钢

3.1 轧后控冷工艺

3.2 轧后欠速冷却工艺

 

4 纳米珠光体钢轨组织和性能

4.1 微观组织和力学性能

4.2 变形行为

4.3 耐磨性能

4.4 疲劳性能

 

5 高强度珠光体钢轨应用

5.1 高速铁路用亚共析珠光体钢轨

5.2 重载铁路用过共析珠光体钢轨

 

第3篇 贝氏体钢

引言

1 轨道用超细贝氏体钢化学成分设计

1.1 碳的作用

1.2 锰的作用

1.3 硅的作用

1.4 铝的作用

1.5 镍的作用

1.6 钒的作用

1.7 合金元素的交互作用

 

2 轨道用超细贝氏体钢的组织和性能

2.1 微观组织

2.2 残余奥氏体稳定性

2.3 常规力学性能

2.4 低温冲击韧性

2.5 断裂吸收功

2.6 疲劳性能

2.7 耐蚀性能

2.8 焊接性能

 

3 轨道用超细贝氏体钢氢脆特性

3.1 均质超细贝氏体钢的氢脆

3.2 偏析超细贝氏体钢的氢脆

3.3 变形超细贝氏体钢的氢脆

3.4 氢致开裂行为

3.5 氢对超细贝氏体钢疲劳性能的影响

 

4 轨道用贝氏体钢成分偏析

4.1 成分偏析特征

4.2 微观组织和力学性能

4.3 耐磨性能

4.4 疲劳性能

 

5 轨道用贝氏体钢热处理调控

5.1 正火工艺调控

5.2 回火工艺调控

5.3 终变形温度的调控

 

6 轨道用超细贝氏体钢形变热处理调控

6.1 层错能调控形变热处理

6.2 第二相析出调控形变热处理

 

7 轨道用贝氏体钢的失效

7.1 案例一

7.2 案例二

 

8 贝氏体轨道钢的应用

8.1 超细贝氏体钢辙叉

8.2 低碳贝氏体钢轨

 

第4篇 马氏体钢

引言

1 轨道用低碳马氏体钢化学成分设计

1.1 化学成分

1.2 热处理工艺

 

2 轨道用22MnSi2CrMoNi马氏体钢

2.1 微观组织和力学性能

2.2 疲劳性能

2.3 耐磨性能

 

3 轨道用18Mn3Si2CrMo马氏体钢

3.1 相变动力学

3.2 微观组织和力学性能

3.3 疲劳性能

 

第5篇 铁路轨道服役条件和用钢选择

1 铁路轨道服役条件

1.1 钢轨服役条件

1.2 辙叉服役条件

 

2 铁路轨道用钢选择

2.1 钢轨钢选择

2.2 辙叉钢选择

 

第6篇 材料计算科学在轨道用钢研究中的应用

引言

1 高锰钢辙叉与高碳钢钢轨闪光焊接有限元模拟

1.1 模型构建

1.2 焊接接头温度场

1.3 保压时间对焊接接头温度场影响

1.4 焊接材料长度对焊接接头温度场影响

 

2 高锰钢辙叉服役特性有限元模拟

2.1 拼装高锰钢辙叉服役特性

2.2 整铸高锰钢辙叉服役特性

 

3 高锰钢辙叉疲劳损伤有限元模拟

3.1 多孔洞应力应变场

3.2 三维孔洞应力应变场

3.3 三维裂纹应力应变场

 

4 高锰钢中位错与孪晶交互作用分子动力学模拟

4.1 模型构建

4.2 位错形成能

4.3 位错运动行为

4.4 位错与孪晶交互作用

 

5 高锰钢中微量元素分布第一性原理模拟

5.1 理论和方法

5.2 氮在不同类型奥氏体晶界偏聚行为

5.3 氮在奥氏体∑5(210)晶界偏聚行为

5.4 磷和硫在∑5(210)奥氏体晶界偏聚行为

 

6 贝氏体钢氢脆特性第一性原理模拟

6.1 模型构建

6.2 氢对电子结构的影响

6.3 氢对几何结构的影响