铁路轨道用钢：创新与实践/张福成著

定价：360元

出版时间：2022.10

ISBN:978-7-5024-9278-6

9787502492786

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。

本书可供从事铁路轨道钢研究和生产的高等学校、科研院所、相关企业科研人员和工程技术人员参考。

目录

第1篇奥氏体钢

引言3

1轨道用C+Mn变量高锰钢8

1.1化学成分、组织和性能8

1.2疲劳性能22

2轨道用C+N强化高锰钢51

2.1化学成分、组织和性能51

2.2耐磨性能60

2.3疲劳性能70

2.4耐蚀性能80

3轨道用N+Cr强化高锰钢99

3.1化学成分、组织和性能100

3.2耐磨性能108

3.3疲劳性能111

3.4耐蚀性能120

3.5氮含量调控125

3.6热加工性能138

4轨道用高锰钢的预硬化145

4.1滚压预硬化145

4.2爆炸预硬化161

4.3高频冲击预硬化179

4.4感应加热预硬化200

4.5时效预硬化204

5轨道用高锰钢超细结晶组织调控208

5.1选择性热变形对高锰钢再结晶组织的影响208

5.2高压脉冲电流对高锰钢凝固组织的影响219

5.3高压脉冲电流对高锰钢再结晶组织的影响227

5.4超高压力对高锰钢凝固组织的影响230

6轨道用低碳CrNiMnMo奥氏体钢234

6.1奥氏体铁素体双相钢236

6.2奥氏体单相钢239

6.3奥氏体单相钢的组织和性能调控240

7高锰钢辙叉的失效252

7.1失效形式252

7.2失效机理259

8奥氏体轨道钢的应用287

8.1应用概况287

8.2重载铁路上的应用292

8.3高速铁路上的应用322

第2篇珠光体钢

引言347

1轨道用纳米珠光体钢化学成分设计353

1.1合金元素的作用353

1.2化学成分设计理论367

1.3珠光体纳米化机制376

2轨道用80CrSiV纳米珠光体钢381

2.1轧制变形量383

2.2终变形温度384

2.3轧后冷却速度386

2.4终冷温度389

2.5离线热处理工艺392

3轨道用90CrSiAl纳米珠光体钢395

3.1轧后控冷工艺395

3.2轧后欠速冷却工艺399

4纳米珠光体钢轨组织和性能404

4.1微观组织和力学性能404

4.2变形行为411

4.3耐磨性能415

4.4疲劳性能423

5高强度珠光体钢轨应用428

5.1高速铁路用亚共析珠光体钢轨429

5.2重载铁路用过共析珠光体钢轨461

第3篇贝氏体钢

引言465

1轨道用超细贝氏体钢化学成分设计472

1.1碳的作用472

1.2锰的作用475

1.3硅的作用490

1.4铝的作用499

1.5镍的作用513

1.6钒的作用529

1.7合金元素的交互作用540

2轨道用超细贝氏体钢的组织和性能547

2.1微观组织548

2.2残余奥氏体稳定性563

2.3常规力学性能575

2.4低温冲击韧性586

2.5断裂吸收功593

2.6疲劳性能599

2.7耐蚀性能614

2.8焊接性能625

3轨道用超细贝氏体钢氢脆特性636

3.1均质超细贝氏体钢的氢脆636

3.2偏析超细贝氏体钢的氢脆646

3.3变形超细贝氏体钢的氢脆649

3.4氢致开裂行为654

3.5氢对超细贝氏体钢疲劳性能的影响658

4轨道用贝氏体钢成分偏析665

4.1成分偏析特征665

4.2微观组织和力学性能667

4.3耐磨性能676

4.4疲劳性能688

5轨道用贝氏体钢热处理调控694

5.1正火工艺调控694

5.2回火工艺调控702

5.3终变形温度的调控723

6轨道用超细贝氏体钢形变热处理调控728

6.1层错能调控形变热处理728

6.2第二相析出调控形变热处理743

7轨道用贝氏体钢的失效753

7.1案例一753

7.2案例二759

8贝氏体轨道钢的应用765

8.1超细贝氏体钢辙叉765

8.2低碳贝氏体钢轨778

第4篇马氏体钢

引言785

1轨道用低碳马氏体钢化学成分设计786

1.1化学成分786

1.2热处理工艺788

2轨道用22MnSi2CrMoNi马氏体钢794

2.1微观组织和力学性能794

2.2疲劳性能798

2.3耐磨性能811

3轨道用18Mn3Si2CrMo马氏体钢819

3.1相变动力学819

3.2微观组织和力学性能822

3.3疲劳性能829

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841

1.1钢轨服役条件841

1.2辙叉服役条件848

2铁路轨道用钢选择856

2.1钢轨钢选择856

2.2辙叉钢选择859

第6篇材料计算科学在轨道用钢研究中的应用

引言865

1高锰钢辙叉与高碳钢钢轨闪光焊接有限元模拟866

1.1模型构建866

1.2焊接接头温度场868

1.3保压时间对焊接接头温度场影响870

1.4焊接材料长度对焊接接头温度场影响874

2高锰钢辙叉服役特性有限元模拟876

2.1拼装高锰钢辙叉服役特性876

2.2整铸高锰钢辙叉服役特性883

3高锰钢辙叉疲劳损伤有限元模拟894

3.1多孔洞应力应变场894

3.2三维孔洞应力应变场901

3.3三维裂纹应力应变场907

4高锰钢中位错与孪晶交互作用分子动力学模拟914

4.1模型构建914

4.2位错形成能916

4.3位错运动行为920

4.4位错与孪晶交互作用922

5高锰钢中微量元素分布第一性原理模拟929

5.1理论和方法929

5.2氮在不同类型奥氏体晶界偏聚行为932

5.3氮在奥氏体∑5(210)晶界偏聚行为935

5.4磷和硫在∑5(210)奥氏体晶界偏聚行为943

6贝氏体钢氢脆特性第一性原理模拟948

6.1模型构建948

6.2氢对电子结构的影响950

6.3氢对几何结构的影响954

参考文献959