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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180～185GPa,与基体EA4T钢(185～190GPa)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。
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