轮轨材料/硬度匹配研究进展与展望

作者：胡月; 谭德强; 丁昊昊; 周韶博; 刘佳朋; 王文健; 张银花; 刘启跃^*

来源：表面技术, 2023, 52(02): 107-121.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.02.010

• 轮轨
• 硬度匹配
• 磨损
• 微观组织

车轮与钢轨硬度是影响轮轨磨损的主要因素之一,合理的轮轨材料与硬度匹配对于减轻轮轨磨损、延长服役寿命具有十分关键的作用。当前我国铁路运营过程中存在2种硬度钢轨匹配4种硬度车轮的现象,材料匹配行为复杂。针对铁路轮轨材料和硬度的选用与匹配,至今尚无统一合理的规定与标准。从轮轨材料硬度出发,首先分析了国内外轮轨材料发展与硬度匹配的使用现状,发现不同国家和地区轮轨材料硬度的选用存在较大差异。具体表现为:日本新干线使用的车轮硬度远高于钢轨(HR/HW<1),欧洲高速铁路上HR/HW值接近1,而中国高速铁路系统中,轮轨种类多,硬度区间大。其次,总结了轮轨硬度匹配研究进展,明确材料硬度和轨轮硬度比(HR/HW)对磨损与滚动接触疲劳损伤都具有显著影响,但并没有形成统一的结论,且以往的材料选用经验并不完全适用于当前的铁路系统。然后,针对现阶段轮轨材料与硬度匹配研究,探讨了材料加工硬化、合金钢微观组织、表面热处理工艺、复杂服役环境与车轮运行参数等因素的潜在影响。最后,提出了以建立统一合理的实验标准与评价体系为前提,开展复杂服役工况下高速和重载轮轨材料损伤行为与失效机制研究,轮轨材料硬度/韧性最佳匹配行为与选配原则研究,以及轮轨磨损规律与服役寿命预测方法研究等未来研究趋势的展望。

• 单位
  西南交通大学; 中国民用航空飞行学院; 中国铁道科学研究院集团有限公司