【摘 要】
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随着我国铁路运输的快速发展,高速列车对铁路运输安全提出了更高的要求。列车车轴作为列车极为重要的核心构件,由于在运行过程中需长期承受复杂载荷,使得车轴可能出现疲劳、热切、冷切,等损伤。如选择直接报废,不仅增加列车运输成本,也违背了可持续发展的经济政策。对车轴进行再制造,使其性能达到乃至超越修复前的性能,是车轴修复工作的关键所在。本文通过激光熔覆技术对EA4T车轴进行熔覆再制造,以再制造EA4T车轴为
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随着我国铁路运输的快速发展,高速列车对铁路运输安全提出了更高的要求。列车车轴作为列车极为重要的核心构件,由于在运行过程中需长期承受复杂载荷,使得车轴可能出现疲劳、热切、冷切,等损伤。如选择直接报废,不仅增加列车运输成本,也违背了可持续发展的经济政策。对车轴进行再制造,使其性能达到乃至超越修复前的性能,是车轴修复工作的关键所在。本文通过激光熔覆技术对EA4T车轴进行熔覆再制造,以再制造EA4T车轴为研究对象,采用有限元和差热分析的方法确定其热处理工艺;并利用OM、SEM、EDS及XRD对热处理前和热处理后再制造试样各微区进行微观组织和物相结构分析;通过显微硬度测试、夏比冲击试验及平面应变断裂韧性试验等,对再制造车轴热处理前和热处理后的断裂行为进行了研究。论文主要研究内容如下:（1）采用有限元软件Sysweld建立再制造EA4T车轴有限元模型,进行了550℃退火处理试验的有限元模拟。比较分析试验结果和模拟结果,验证了有限元方法预估的可行性,确定了再制造EA4T车轴的去应力退火工艺路线;通过差热分析实验（DSC）对再制造EA4T车轴熔覆层中合金碳化物重溶温度进行测定分析,确定了再制造EA4T车轴的二次正火加去应力退火、均匀化退火加固溶处理的热处理工艺路线。（2）EA4T再制造试样经二次正火加去应力退火处理后,熔覆层由奥氏体、M7C3碳化物组成,热影响区由铁素体、回火索氏体组成,基体组织为铁素体和珠光体。相比未处理,热处理后的再制造试样各微区显微硬度均下降明显,平均冲击功提升至64 J,具有良好的力学性能。（3）EA4T再制造试样经均匀化退火加固溶处理后,熔覆层由奥氏体、Fe Cr3及M7C3碳化物组成,热影响区和基体主要由板条马氏体组成。热处理后再制造试样平均冲击功为28 J,冲击性能保持不变,力学性能与热处理前相当。（4）EA4T再制造试样经去应力退火处理后,熔覆层由奥氏体、M23C6碳化物及Cr B组成,热影响区组织为板条马氏体和回火索氏体,基体组织为铁素体。550℃去应力退火处理后,再制造试样显微硬度下降明显,平均冲击功提升至51 J。（5）使用三点弯曲试验方法测试了550℃去应力退火处理后再制造试样的平面应变断裂韧性,根据载荷-位移（P-V）曲线计算出热处理后再制造试样的断裂韧性值KIC由48.1MPa·m1/2提升至71.5 MPa·m1/2。
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