金属学报  2011, Vol. 47 Issue (8): 978-983    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00119

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S含量对高速车轮钢断裂韧性影响的研究

马 跃1, 潘涛1, 江波2, 崔银会2, 苏航1, 彭云1

1. 钢铁研究总院结构材料研究所, 北京 100081 2. 马钢股份有限公司技术中心, 马鞍山 243000

STUDY OF THE EFFECT OF SULFUR CONTENTS ON FRACTURE TOUGHNESS OF RAILWAY WHEEL STEELS FOR HIGH SPEED TRAIN

MA Yue 1, PAN Tao 1, JIANG Bo 2, CUI Yinhui 2, SU Hang 1, PENG Yun 1

1. Institute for Structural Materials, Central Iron & Steel Research Institute, Beijing 100081 2. Technology Center of Maanshan Iron & Steel Co., Ltd., Maanshan 243000

马跃 潘涛 江波 崔银会 苏航 彭云. S含量对高速车轮钢断裂韧性影响的研究[J]. 金属学报, 2011, 47(8): 978-983.
, , , , , . STUDY OF THE EFFECT OF SULFUR CONTENTS ON FRACTURE TOUGHNESS OF RAILWAY WHEEL STEELS FOR HIGH SPEED TRAIN[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(8): 978-983.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(833 KB)   摘要: 研究了S含量对高速车轮钢断裂韧性的影响. 结果显示, 适当提高车轮钢中的S含量,可以有效提高断裂韧性. 对夹杂物的分析表明, S含量为0.001%(质量分数)的车轮钢中Al2O3和Al2O3+(Ca,Mg)O的氧化物夹杂相对较多, 而MnS夹杂物较少.在相近的O含量水平下, 将S含量从0.001%提高到0.006%, 车轮钢中夹杂物形态发生变化,主要形成MnS包裹在Al2O3表面的复合夹杂物. 断裂韧性的提高与夹杂物种类和形态的变化有关. 应用镶嵌应力理论分析表明, MnS包裹在Al2O3表面后,相比于单独Al2O3夹杂物, 可改善复合夹杂物周围的应力集中,从而改善断裂韧性. 关键词 ： 车轮钢,  断裂韧性,  夹杂物,  镶嵌应力     Abstract：The effect of sulfur contents on fracture toughness of railway wheel steels for high speed train was investigated. The results show that, with the same production process, sulfur content increase to some extent in wheel steels resulted in a great improvement in fracture toughness. The analysis of non–metallic inclusions revealed that, in the steel with sulfur content of 0.001%, a large amount of Al2O3 and complex Al2O3+(Ca,Mg)O inclusions were found, while MnS inclusions were rarely observed. When S content was increased from 0.001% to 0.006%, the type and morphology of inclusions were changed, MnS inclusions with core of Al2O3 were often observed and naked oxide inclusions were seldom found. This investigation shows that the fracture toughness improvement were closely associated with the type and morphology of inclusions due to sulfur content variation. The calculation showed that, with a cover of ductile MnS, stress concentration around complex inclusions decreased, which contribute to toughness improvement. Key words： railway wheel steels    fracture toughness    inclusions    tessellated stress 收稿日期: 2011-03-09      基金资助: 国家高技术研究发展计划项目2008AA030703, 铁道部重点课题项目2009J015和2009J016资助 作者简介: 马跃, 男, 1984年生, 博士生 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 马跃 潘涛 江波 崔银会 苏航 彭云 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2011.00119      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2011/V47/I8/978 [1] Sakamoto H, Toyama K, Hirakawa K. Mater Sci Eng, 2000; A285: 288 [2] Zhang M R, Gu H C. Eng Fract Mech, 2008; 75: 5113 [3] Musiol C, Brook R. Eng Fract Mech, 1977; 9: 379 [4] Raghupathy V P, Srinivasan V, Krishnan H, Chandrasekharaiah M N. J Mater Sci, 1982; 17: 2112 [5] Materkowski J P, Krauss G. Metall Mater Trans, 1979; 10A: 1643 [6] Tsangarakis N. Mater Sci Eng, 1983; 58: 269 [7] Lyne C M, Kasak A. Trans ASM, 1968, 61: 10 [8] Yang C W, L¨u N B, Zhuo X J, Wang X H, Wang W J. Iron Steel, 2010, 45(11): 32 (杨成威, 吕西冰, 卓晓军, 王新华, 王万军. 钢铁, 2010, 45(11): 32) [9] Brooksbank D, Andrews K W. J Iron Steel Inst, 1968; 206:5959 [10] Brooksbank D, Andrews K W. J Iron Steel Inst, 1969; 207:474 [11] Pan T, Yang Z G, Bai B Z, Fang H S. Acta Metall Sin,2003, 39: 1037 (潘涛, 杨志刚, 白秉哲, 方鸿生. 金属学报, 2003, 39: 1037) [12] Oh Y J, Lee B S, Hong J H. J Nucl Mater, 2002; 301: 108 [13] Birkle A J, Wei R P, Pellissier G E. Trans ASM, 1966; 59:981 [14] Li J, Guo F, Li Z, Wang J L, Yan M G. J Iron Steel Res Int, 2007; 14: 254 [15] Garrison Jr W M, Wojcieszynski A L. Mater Sci Eng, 2007; A464: 321 [1] 陈润农, 李昭东, 曹燕光, 张启富, 李晓刚. 9%Cr合金钢在含Cl－环境中的初期腐蚀行为及局部腐蚀起源[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 926-938. [2] 张月鑫, 王举金, 杨文, 张立峰. 冷却速率对管线钢中非金属夹杂物成分演变的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1603-1612. [3] 谷瑞成, 张健, 张明阳, 刘艳艳, 王绍钢, 焦大, 刘增乾, 张哲峰. 三维互穿结构SiC晶须骨架增强镁基复合材料制备及其力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(7): 857-867. [4] 孙阳庭, 李一唯, 吴文博, 蒋益明, 李劲. Ca、Mg掺杂下夹杂物对C70S6非调质钢点蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(7): 895-904. [5] 刘洁, 徐乐, 史超, 杨少朋, 何肖飞, 王毛球, 时捷. 稀土Ce对非调质钢中硫化物特征及微观组织的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(3): 365-374. [6] 胡晨, 潘帅, 黄明欣. 高强高韧异质结构温轧TWIP钢[J]. 金属学报, 2022, 58(11): 1519-1526. [7] 朱苗勇, 邓志银. 钢精炼过程非金属夹杂物演变与控制[J]. 金属学报, 2022, 58(1): 28-44. [8] 陈瑞润, 陈德志, 王琪, 王墅, 周哲丞, 丁宏升, 傅恒志. Nb-Si基超高温合金及其定向凝固工艺的研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1141-1154. [9] 唐海燕, 刘锦文, 王凯民, 肖红, 李爱武, 张家泉. 连铸中间包加热技术及其冶金功能研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(10): 1229-1245. [10] 周红伟, 白凤梅, 杨磊, 陈艳, 方俊飞, 张立强, 衣海龙, 何宜柱. 1100 MPa级高强钢的低周疲劳行为[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 937-948. [11] 孙飞龙, 耿克, 俞峰, 罗海文. 超洁净轴承钢中夹杂物与滚动接触疲劳寿命的关系[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 693-703. [12] 张新房, 闫龙格. 脉冲电流调控金属熔体中的非金属夹杂物[J]. 金属学报, 2020, 56(3): 257-277. [13] 冯业飞,周晓明,邹金文,王超渊,田高峰,宋晓俊,曾维虎. 粉末高温合金中SiO2夹杂物与基体的界面反应机理及对其变形行为的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(11): 1437-1447. [14] 黄宇, 成国光, 谢有. 稀土Ce对钎具钢中夹杂物的改质机理研究[J]. 金属学报, 2018, 54(9): 1253-1261. [15] 马歌, 左秀荣, 洪良, 姬颖伦, 董俊媛, 王慧慧. 深海用X70管线钢焊接接头腐蚀行为研究[J]. 金属学报, 2018, 54(4): 527-536. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed