铁道车辆LZ50车轴钢的概率机械性能_赵永翔

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关于铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯标准的制定

轴标准，并结合我国国情，制定了现行的《道车辆用铁
ＬＳ钢车轴及钢坯技术条件》Ｔ／９５１９）ＺＯ（ＢＴ２４－９９。
２标准的基本框架及重点说明
该标准涵盖了钢坯、车轴两方面的技术质量要求。把两者统为一个标准，为车轴生产和使用带来诸多方便，使之能系统地了解钢坯、车轴生产之间的内在联系；全面地理解标准的相关内容｝更准确地掌握确保车轴质量的技术要求。标准共分９章，包括：标准适用蓖圈｝用标准｝引生产资格认证；车轴钢代号和牌号｝技术要求｝验收方法和验收规则｝标记及质量证明书ｉ包装保管及运输｛质量保证等９个方面。下面重点对第３５６９章加以说、、，
要，国家经贸委于８年代初下达了《Ｏ铁路重载列车成套技术的研究》耳。项其中一项是研制５０钢车轴。该项目于１８年通过铁道部的鉴定。Ｏ９５５钢车轴经过ｌ余Ｏ年２００余万ｋ的装车运用考验，明了课题成果ｍ］证的先进性、可靠性和实用性。铁道部于１９年开始在９６铁道车辆上推广使用Ｌ５钢车轴，目前累计装车Ｚ０到使用已超过２万根，Ｏ使用效果良好“ 。］目前，经过铁道部认证批准的Ｌ５钢车轴制造Ｚ０厂已有８家，］另有８家冶金系统的钢铁企业经认证
明。
被批准成为Ｌ５钢车轴钢坯的供应商。为保证Ｌ５Ｚ０Ｚ０
钢车轴的产品质量，铁道部从推广Ｌ５钢车轴之初Ｚ０就组织制定有关铁道车辆用ＬＳ钢车轴及钢坯的技Ｚ０

低温对LZ50车轴钢短裂纹行为的影响

第53卷第5期2022年5月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.5May 2022低温对LZ50车轴钢短裂纹行为的影响杨冰，廖贞，李一帆，肖守讷，阳光武，朱涛，陈东东(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都，610031)摘要：为了明确在低温环境下铁路车轴钢的疲劳短裂纹扩展行为，以LZ50钢为对象，依据冲击试验结果和材料S −N 曲线，设计并完成不同低温环境下的疲劳短裂纹复型试验，采用包含多种微观结构障碍影响的短裂纹扩展率模型对试验结果进行拟合。

研究结果表明：温度为−10，−30和−50℃的疲劳寿命分别为室温下的2.3，2.8和11.7倍，疲劳寿命随环境温度降低而大幅度提高；在微观短裂纹(MSC)阶段，裂纹扩展率受材料微观结构影响经历2次降速，在物理短裂纹(PSC)阶段，裂纹扩展率持续增加，且随温度降低而下降；LZ50车轴钢MSC 和PSC 阶段分界点对应的疲劳寿命分数为0.47左右，临界裂纹长度约为100μm ，且材料韧脆转变对短裂纹行为影响不大；所采用的扩展率模型对不同温度下短裂纹试验结果均可得到较好的拟合效果。

关键词：LZ50车轴钢；低温环境；S −N 曲线；疲劳短裂纹；扩展率中图分类号：U270.4+1文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2022）05-1867-10Effect of low temperature on short crack behavior of LZ50axle steelYANG Bing,LIAO Zhen,LI Yifan,XIAO Shoune,YANG Guangwu,ZHU Tao,CHEN Dongdong(State Key Laboratory of Traction Power,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)Abstract:To clarify the fatigue short crack growth behavior of railway axle steel at low temperature,taking LZ50axle steel as the research object,the fatigue short crack replica tests under different low temperature conditions were designed and completed according to the results of impact test and S −N curve.The propagation rate model including the influence of various microstructure obstacles was used for fitting the test results.The results show that the fatigue life at −10,−30and −50℃is 2.3,2.8and 11.7times of that at room temperature,respectively.The fatigue life increases greatly with the decrease of ambient temperature.At the microstructurally short crack(MSC)stage,the crack growth rate generally decreases twice due to the influence of material microstructures.Atthe收稿日期：2021−08−17；修回日期：2021−11−22基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51675446)；四川省国际科技创新合作项目(2022YFH0075)；牵引动力国家重点实验室自主课题(2019TPL_T13)(Project(51675446)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2022YFH0075)supported by the International Science and Technology Innovation Cooperation Program of Sichuan Province;Project(2019TPL_T13)supported by the Independent Subject of State Key Laboratory of Traction Power)通信作者：杨冰，博士，研究员，博士生导师，从事车辆结构强度及材料疲劳与断裂研究；E-mail:************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.05.031引用格式：杨冰,廖贞,李一帆,等.低温对LZ50车轴钢短裂纹行为的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(5):1867−1876.Citation:YANG Bing,LIAO Zhen,LI Yifan,et al.Effect of low temperature on short crack behavior of LZ50axle steel[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(5):1867−1876.第53卷中南大学学报(自然科学版)physically small crack(PSC)stage,the crack growth rate continues to increase,and overall trend of crack growth curve decreases with the decrease of temperature.The cut-off points of MSC and PSC of LZ50axle steel are about0.47of the fatigue life fraction,and the critical crack length is about100μm,and the effect of ductile-brittle transition on the short crack behavior is not significant.A good fitting effect can be obtained for the test results of short cracks at different temperatures using the propagation rate model.Key words:LZ50axle steel;low temperature environment;S−N curve;short fatigue crack;growth rate铁路车辆在运营过程中受自重和载重、轮轨冲击过载、线路变化等因素引起的随机载荷作用，这导致疲劳断裂成为主要的破坏形式之一。

LZ50车轴钢性能和组织的研究_王玉玲

1）LZ50 车轴钢热轧状态下强度高，晶粒粗大，塑性和冲击功很低。
2）正火处理可明显改善 LZ50 车轴钢热轧态的力学性能，使塑性和冲击功显著提高，但强度略微
表 6 正火处理对 LZ50 钢有缺口和无缺口冲击功的影响
Ak /J
状态
U型缺口
无缺口
热轧态
6/6
191/216
正火态
37/39
389/331
铁，2001，8（36）：36.
（编辑：胡玉香）
Study of Properties and Microstructure of LZ50 Axle Steel
WANG Yuling
（Technology Center, Shanxi Taigang Stainless Steel Co.,Ltd., Taiyuan 030003， China）
由表 5 还可以看出，正火态的冲击功波动很小，而热轧态的冲击功波动较大。这是因为热轧态钢坯在堆垛冷却时钢坯不同部位的冷却速度和组织均不同，钢中热应力也不同，钢坯两端的冷却速度较快。
表 5 LZ50 车轴钢坯热轧态和正火处理后的力学性能
力学性能编号试样状态
Rel /(N·mm－2) Rm /(N·mm－2) A/ % Z/ % AK/ J
Z/%
810 ℃正火
420
735
19
48
830 ℃正火
405
740
21
50
850 ℃正火
455
740
20
46
880 ℃正火
460
765
18
41
标准要求
≥345
≥610
≥19
≥35
100μm

冶炼工艺对机车车轴LZ50钢质量的影响

收稿日期：２０ — ６０；修回日期：２０ — ７１０７０—６０７０—２
— —
６ — ４ —
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《重技术》一
锭一８０５ｍｍ轧机产２０方坯一保温。３
１３偏心底电炉冶炼要点．
４结语
龙滩水轮机顶盖形状复杂，公差要求严格，
吨位大，易变形且变形不易控制，加工面又多；
３热处理
由于该焊接件结构的复杂性．因此对此焊接
但经过我们的仔细研究采取了适当的工艺措施使
这一产品的生产得以顺利进行，这是我公司首次生产的大型水电产品的结构件，它的成功制作为我们在大型水电产品的生产制造方面填补了空
白。、
件要进行三次消应力热处理：第一次是将几个背在一起的部件进行一次热处理；第二次是将两个分瓣的大焊接件进行一次整体消应力热处理；第
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２００７年第４期（１８期）总１
冶炼工艺对机车车轴Ｌ５钢质量的影响ｚＯ
孟凡辉，勾锡建，叶志海
（．１东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司助理工程师，黑龙江公司高级工程师，黑龙江富拉尔基１１４）６０１
焊接收缩量和加多种工艺支撑等相应的防变形措施。
５Ｈ一０ｔＦ精炼一Ｖ一浇注４６矩形０ｔＰ６ＵＬＤ．８ｔ

铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯技术条件

TB/T 2945—1999目次1 范围 (1)2 引用标准 (1)3 生产资格认证 (2)4 LZ50车轴钢代号和牌号 (2)5 技术要求 (2)6 验收方法和验收规则 (5)7 标记及质量证明书 (7)8 包装、保管及运输 (8)9 质量保证 (8)附录A(标准的附录) 力学性能、非金属夹杂物检验试样样坯的尺寸、试样切取部位 (9)附录B(标准的附录) 车轴标记及包装方法 (10)附录C(标准的附录) 超声波探伤 (12)附录D(标准的附录) 磁粉探伤 (16)TB/T 2945—1999前言本标准是在《铁道车辆用50钢车轴技术条件(暂行)》及《铁道车辆用50钢车轴钢坯订货技术条件(暂行)》的基础上制订。

本标准等效采用美国铁路协会AAR M—101—90“热处理及非热处理的碳素钢车轴标准”。

本标准的附录A、B、C、D为标准的附录。

本标准由铁道部标准计量研究所提出并归口。

本标准起草单位：铁道部科学研究院金属及化学研究所。

本标准主要起草人：刘淑华、郭灵彦、潘岳山、林吉忠。

中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2945—1999eqv ARR M—101—90 铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯技术条件1 范围本标准规定了铁道车辆用LZ50钢车轴及钢的技术要求、试验方法、检验规则、标记、包装、质量证明书及质量保证等。

本标准适用于铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯的制造、订货和检验。

2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 222—84 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差GB 223 钢铁及合金化学分析方法GB 226—91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法GB 228—87 金属拉伸试验方法GB 1979—80 结构钢低倍组织缺陷评级图GB 4336—84 碳素钢和低合金钢光电发射光谱分析方法标准GB 10561—89 钢中非金属夹杂物显微评定方法GB 12814—81 铁道车辆用车轴型式与基本尺寸GB/T 19002—92 质量体系—生产和安装的质量保证模式YB/T 5148—93 金属平均晶粒度测定法ZBY 230—84 A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件ZBY 231—84 超声探伤用探头性能测试方法ZBJ 04001—87 A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法ASTM E 8—91 金属材料拉伸试验标准方法ASTM E 112—95 测定金属平均晶粒度的标准方法AAR M—1003 美国铁路协会(ARR)质量保证体系3 生产资格认证生产LZ50钢车轴及钢坯的工厂，应通过GB/T 19002(ISO 9002)或AAR M —1003体系认证，建立健全车轴生产过程的质量保证体系。

铁道车辆用LZ50车轴钢的试制

８０６０轧机轧制成车辆用Ｌ５０／５ｍｍＺ０车轴坯钢（３ ×２０２ｏ３ｍｍ）。产品经使用单位的应用检验．学成分、相组化金织、械性能和表面质量均满足标准和使用要求，以替代进口产品。机可
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２２
本钢技术
２０年第】０６期
铁道车辆用Ｌ５Ｚ０车轴钢的试制
王荣武（术中心）技
摘要介绍了利用本钢低磷，硫有害元素的铁矿资源，用全铁法转炉和炉外精炼（ＦＲ的工艺方法．过采Ｌ＋Ｈ）通
Ｔ一模铸（气保护）热送一均热一８０Ｂ氩一０／
６０５ｍｍ轧机一保温一清理检查一超声波探伤一
检验一包装入库。
１２１纯净入炉原料．．
提高产品质量从进入转炉原料抓起是最经济
１试制过程
外，速研制新一代车辆车轴。国家经贸委于８加Ｏ年代下达了《路重载列车成套技术的研究》铁项
根据Ｉ５０车轴钢的技术条件，合本钢现Ｚ结
有技术装备，生产工艺流程为：溪纯净铁矿一高本
关键词车轴钢Ｌ５工艺技术Ｚ０组织性能
车轴是铁道车辆走行的重要部件，质量状其态直接关系到车轴的承载能力和运输安全。世界各国铁路部门都非常重视车辆用车轴钢的生产工艺技术和实物质量的提高。我国的车辆车轴从建国初期开始一直采用参照前苏联ｒＯＴ标准制Ｃ

冶炼工艺对机车车轴LZ50钢质量的影响

分瓣的大焊接件进行一次整体消应力热处理；第
收稿日期：２００７－０６－０６；修回日期：２００７－０７－１２－６４－
锭—８５０ｍｍ轧机产２３０方坯—保温。１．３偏心底电炉冶炼要点
控制脱碳量（０．８０％￣０．１０％）和脱碳速率（≈ ０．０１％／ｍｉｎ），确保氧化气氛，促进有害气体和夹杂物的去除。为降低钢中初始氧含量，要求ＵＨＰ终点Ｃ≥０．０８％，并在出钢前３ｍｉｎ，向钢水中喷吹１５０￣２００ｋｇ焦炭粉进一步降低钢中全氧，实践证明在喷后平均降氧量为１９０ｐｐｍ，这样一来既可以减少预脱氧加铝量，又可以提高合金元素的收得率。１．４ＬＦ冶炼要点１．４．１脱氧
焊后平面度＜１．５ｍｍ，如果精度达不到要求，密充分的释放。
封槽的加工将会受到影响。因此，焊接时经常监控其变形量，把变形量控制在所要求的范围之内。
４结语
为了减小焊接变形，在工艺上还采取了预留焊接收缩量和加多种工艺支撑等相应的防变形措施。
龙滩水轮机顶盖形状复杂，公差要求严格，吨位大，易变形且变形不易控制，加工面又多；
《一重技术》
能，使ＬＦ可以重新造纯净的还原渣。冶炼ＬＺ５０钢时，精炼渣系平均成分列于表２。
表２
（％）
工位ＣａＯＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＭｇＯＦｅＯ
Ｒ
ＬＦ样１５３．２２１２．９８１５．４０４．３５０．３４
４．１
ＬＦ出钢５２．３０１２．４４１５．３４４．３５１．４０
３热处理
但经过我们的仔细研究采取了适当的工艺措施使这一产品的生产得以顺利进行，这是我公司首次

LZ50车轴钢在扭转载荷作用下的疲劳短裂纹行为研究

LZ50车轴钢在扭转载荷作用下的疲劳短裂纹行为研究疲劳是引起工程结构和构件失效的主要原因,在各种失效行为中约占50%~90%。

随着我国铁路运输速度的提升和载重量的增加,铁道车辆各部件因疲劳失效造成的事故时有发生,车轴作为承受机车车辆质量的关键部件,往往处于多种不同载荷模式交替或复合作用下,以往针对车轴材料疲劳性能的研究,多以轴向拉压和旋转弯曲这两种载荷形式为主,而对于扭转载荷形式对车轴疲劳行为的影响一直鲜有研究。

因此,以铁道车辆常用车轴材料LZ50钢为对象,研究其在扭转载荷作用下的疲劳短裂纹行为,对开展车轴的可靠性管理和安全性评价具有重要意义和价值。

本文围绕LZ50车轴钢在扭转载荷形式下的疲劳短裂纹行为,开展了以下工作:1.开展了LZ50车轴钢材料金相试验,表明铁素体和片层珠光体是该材料的基本金相组织,铁素体和珠光体沿车轴轧制方向表现出周期性间隔分布特征。

2.完成了LZ50钢在扭转载荷形式作用下的疲劳短裂纹复型试验,观察结果表明,扭转载荷形式下短裂纹萌生于铁素体晶粒内部,在剪切应力作用下沿着轴向扩展,达到一定长度后开始分叉,转而沿周向扩展并连接,直至试样断裂。

短裂纹扩展过程中,扩展率出现了两次显著降速,第一次为遇到铁素体晶界障碍,第二次为沿轴向扩展到一定长度后,遇到珠光体晶界障碍。

3.完成了对扭转疲劳试样断口形貌观测,在扭转载荷作用下,疲劳断口剪切磨损形貌和拉压涟波状形貌共存,同时又具有两者结合的过渡形貌,瞬断区为正应力作用下的韧窝状断口。

4.对扭转载荷形式下短裂纹的主导有效短裂纹尺度、寿命分数进行了分析,确定了极小值分布(EMVD1)为两个特征统计参量的良好假设分布。

5.采用考虑多微观组织结构障碍阻滞效应的短裂纹扩展率模型,对试验数据进行拟合,获得了较好的拟合效果,反映了两种微观组织结构障碍对短裂纹扩展率的影响。

铁道车辆车轴锻造及热处理技术

铁道车辆车轴锻造及热处理技术摘要：介绍了铁路车辆50钢车轴的锻造、热处理主要工艺流程，重点阐述了车轴在锻造与热处理工艺中所采用的技术及设备。

关键词：50LZ钢；车轴；锻造；热处理车轴是铁路车辆运行部门的重要组成部分，其质量状况与铁路运输安全直接相关。

自中国成立初期以来，铁路车辆一直使用40钢轴。

由于钢轴的疲劳强度低，其使用期限短，轴压缩部件容易产生横向裂纹，不能满足目前高列车速度和大体积的发展要求。

为满足铁路发展的需要，铁道部根据国内物资，生产设备和技术实力，指定LZ50轴钢（以下简称50钢）钢坯作为铁路提速车专用轴，并参考一些先进国家的车轴化学成分和技术。

在锻造过程中锻造需要钢坯，液压锻造和其他先进的锻造装置。

在50钢轴热处理过程中，需要两个正火和一个回火过程。

在我国某工厂轴生产项目的设计中，采用上述新技术，配备国内先进成熟的设备，积累了一定的经验，以改善未来的轴生产工艺。

一、50钢车轴锻造及热处理工艺流程车轴锻造工艺流程：轴坯锯切下料→轴坯加热→车轴锻造→车轴热矫直及打钢字→车轴锻后冷却→车轴锯切两头车轴热处理工艺流程：车轴一次正火加热→车轴一次空冷→车轴二次正火加热→车轴二次空冷→车轴回火→车轴回火后冷却→车轴铣端面及取样做金相和机械性能试验（对带试棒的车轴）二、车轴制造、检验和试验标准比较现在国内铁道客货车车轴一般采用TB/T2945-1999。

该标准等效使用AARM101-1990，其中规定了车轴钢化学成分、机械性能、微观组织、热处理方法、探伤验查、验收和记录等，还规定了二次正火和一次回火的热处理工艺。

EN13261-2010规定了EA1N、EA1T和EA4T3不同材质和工艺车轴的化学成分、机械性能、微观组织、疲劳性能、几何尺寸公差、超声波探伤、残余应力以及防护标记，并给出了检测方法。

其中，EA1N和EA1T材料成分相同，为碳素钢，EA4T为合金钢；EA1N进行正火处理，EA1T和EA4T进行淬火处理。

轨道交通车辆用LZ50车轴技术要求研究

轨道交通车辆用LZ50车轴技术要求研究车轴是轨道交通车辆转向架组成中的关键部件，也是关系列车行车安全的重点监控零部件。

在进行整车技术条件确认时，对车轴技术条件的确认是极其重要的工作之一。

随着轨道交通的发展，车轴的生产制造、运营使用、基础维护等经验正在逐步积累，但在LZ50车轴技术条件明确方面尚存在空白。

为保证车辆运营安全，对现大批量使用的LZ50车轴进行技术条件分析，为后续其他材质车轴提供技术依据。

2 LZ50车轴技术要求2.1性能指标或功能要求2.1.1 化学成分LZ50车轴钢的化学成分应对每炉钢进行罐样分析，并在钢液浇注1/3～1/2时取样，按照GB/T 4336中的方法和要求进行检验。

车轴钢坯复验的化学成分分析与熔炼分析允许偏差(％)为C≤±0.02；Si≤±0.02；Mn≤±0.03；P≤±0.005；S≤±0.005。

注：车轴钢坯应进行真空脱气处理。

钢液氢的含量[H]≤2.5ppm，氧含量[O]≤30ppm，并保证钢中残留铝不小于0.020%。

车轴钢坯复验按照GB/T 20123和GB/T 20125中的方法和要求进行检验。

2.1.2 机械性能要求2.1.2.1 拉伸特性拉伸试验应按GB/T 228.1规定进行试验，经热处理后LZ50车轴的力学性能应符合Rm(MPa)≥610；Rel(MPa)≥345；A%≥20；Z%≥37；。

车轴拉伸试验用的试样应取自车轴延长体（或轴颈）上，位于实心车轴中心线距表面一半距离的任一位置上，并与车轴轴线平行。

2.1.2.2 冲击性能冲击试验应按GB/T 229规定进行试验，经热处理后LZ50车轴的冲击性能应符合在常温，KU2（J），2mm 缺口情况下，四个试样平均值≥39；个别试验最小值≥29。

车轴冲击试验用的试样应取自车轴延长体（或轴颈）上，位于实心车轴中心线距表面一半距离的任一位置上，并与车轴轴线平行。

LZ50钢力学性能试验研究

ＣＳｉＭｎＰＳＣｒＮｉ．４７～０．５７０．１７～０．４００．６０～０．９０内控成分０．４８～０．５２Ｏ．２０～Ｏ．３Ｏ０．６５～０．７５平均值０．４８７Ｏ．２ｌ８Ｏ．６５５际准偏差０．ｏｏ８０．０１６０．０１９
≤０．０３０ ≤０．０２０Ｏ．Ｏｌ２０．００２
≤０．０３０ ≤０．０１５０．００６０．００１
≤Ｏ．３０ ≤０．２００．０６６０．０２５
≤０．３Ｏ ≤Ｏ．２００．０５１Ｏ．００６
ＬＺ５０钢为铁路车辆车轴用钢，执行的技术标
准为ＴＢ／Ｔ２９４５一ｌ９９９。该钢的主要特点是力学性能抗拉强度高，塑性指标高，强度和韧性匹配较好。正是由于该钢的强度和塑性指标高，故生产难度特别大。解决力学性能问题是该钢的难点所在。为此对该钢的化学成分与力学性能进行逐炉分析，观察金相组织，分析拉伸断口，调查工艺执
性能，以生产出高质量的车辆车轴钢。
１试验结果
１．１化学成分由于ＩＺ５０钢的力学性能抗拉强度指标较
高，而塑性指标富余量较小，故在成分设计时，适
当控制ｃ、ｓｉ和Ｍｎ的含量。化学成分及８８炉熔炼成分统计结果列于表１中。

LZ50钢车轴的旋转弯曲疲劳性能

关键词：ＬＺ５０钢车轴；旋转弯曲疲劳；缺口；Ｓ－Ｎ曲线
中图分类号：ＴＨ１１７．３文献标志码：Ａ文章编号：１０００－３７３８（２０１２）０１－００９４－０３
ＲｏｔａｔｉｎｇＢｅｎｄｉｎｇＦａｔｉｇｕｅＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＬＺ５０ＳｔｅｅｌＡｘｌｅ
采用ＰＱ－１型旋转弯曲疲劳试验机，按照ＧＢ／Ｔ４３３７－２００８《金属材料疲劳试验旋转弯曲方法》在室温下进行试验，施加应力幅为２００～３５３ＭＰａ，加载
频率为５０００ｒ·ｍｉｎ－１；采用ＱＵＡＮＴ４００型扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析试样断口形貌。
旋转弯曲疲劳试验用光滑试样的尺寸如图１所示。预制缺口试样的缺口尺寸参考欧洲车轴标准ＥＮ１３２６１－２００９《铁路应用－轮对和转向架－车轴－产品要求》中３．２．３．３节的相关规定，在图１所示光滑试样的中间截面上直接加工出环形缺口，试样尺寸如图２所示。
ｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｎｅｗｓｔａｎｄａｒｄｏｆＡＡＲＭ－１０１－２００９ａｎｄｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｒｏｔａｔｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓｉｎｉｔｉａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｍｏｏｔｈｓａｍｐｌｅｓｕｒｆａｃｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｒａｃｋｓｉｎｎｏｔｃｈｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｉｎｉｔｉａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｎｏｔｃｈｅｄｇｅ，ａｎｄｔｈｅｃｒａｃｋｉｎｇｓｈａｐｅｗａｓｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏａｘｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅａｘｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ５％，ｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｓｍｏｏｔｈｓａｍｐｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ；ｔｈｅｍｅｄｉｕｍｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｎｏｔｃｈｅｄｓａｍｐｌｅｗａｓ１８％ｌｅｓｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆｓｍｏｏｔｈｓａｍｐｌｅ，ｂｕｔｔｈｅｎｏｔｃｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔｒｅｍａｉｎｅｄａｔｔｈｅｓａｍｅｌｅｖｅｌｗｉｔｈｔｈｅｏｖｅｒｓｅａｓｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌａｘｌｅ．

铁道车辆用LZ50车轴钢生产工艺路线探讨

（）３晶粒度大于等于５，级目的是使组织更加细密，加裂纹扩展阻力，可以减少微裂存在的增还
数量。；
际情况，尤其是精炼设备的具体情况，试图探讨指标，免钢材 “ ４［含避白点 ” 倾
辆用Ｌ５车轴坯钢．检验并对比产品的化学成分、Ｚ０金相组织、机械性能等指标ｔ以确定最佳的路线工艺。美■谰ｔ钢Ｌ５￣车轴Ｚ０生产工艺路线Ｉ探讨
ＴｈｓａｃｆＴｅｈｎｌｇｃｌＲｏｔｎｅＲｅｅｒｈｏｃｏｏｉａｕｅｏＬＺ５ｌｅｌｆｒＲａｌｙＶｅｉｌ０ＡｘｅＳｔｅｏｉｗａｈｃｅ
ＦＡＮａｍｉｇＬｉｎｎ
（ｃｎｌｇｎｅ）ＴｅｈｏｏｙＣｅｔｒ
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40Cr、50车轴钢疲劳性能研究及疲劳断裂机理探讨

40Cr、50车轴钢疲劳性能研究及疲劳断裂机理探讨一、概述随着现代工业技术的飞速发展，机械设备的疲劳失效问题日益凸显，成为制约设备性能提升和服役寿命延长的关键因素。

车轴作为高速运转的机械设备中的重要部件，其疲劳性能直接关系到整个设备的安全性和稳定性。

深入研究车轴钢的疲劳性能及疲劳断裂机理，对于提高车轴的使用寿命、预防疲劳失效以及优化机械设计具有重要的理论和现实意义。

本文选择40Cr和50两种典型的车轴钢作为研究对象，通过系统的实验和理论分析，旨在探究这两种材料的疲劳性能特点以及疲劳断裂的内在机理。

40Cr和50钢作为常用的车轴材料，在铁路、汽车、船舶等工业领域有着广泛的应用。

由于服役环境和使用条件的复杂性，车轴钢在实际应用中往往面临着交变应力、温度变化、腐蚀等多种因素的共同作用，这些因素都可能对车轴钢的疲劳性能产生显著影响。

本文首先通过文献综述，对国内外关于40Cr和50车轴钢疲劳性能的研究现状进行了梳理和评价，指出了当前研究中存在的问题和不足。

在此基础上，结合实验研究和理论分析，深入探讨了40Cr和50车轴钢的疲劳性能特点，包括疲劳强度、疲劳寿命、疲劳裂纹萌生与扩展规律等。

同时，通过断口分析、微观组织观察等手段，揭示了疲劳断裂的微观机理和影响因素，为进一步优化车轴钢的设计和使用提供了理论支撑和实践指导。

通过本文的研究，不仅能够加深对40Cr和50车轴钢疲劳性能的认识，而且可以为相关领域的工程实践和学术研究提供有益的参考和借鉴。

1. 简述车轴钢在交通运输领域的重要性车轴钢作为交通运输领域的关键材料，承担着至关重要的角色。

车轴是连接车轮和车架的核心部件，直接承受着车辆的重量和载重，同时还需应对行驶过程中的各种复杂力。

车轴钢的力学性能，特别是疲劳性能，直接关系到车辆的安全性和可靠性。

在高速列车、重型货车等交通运输工具中，车轴钢的疲劳性能更是至关重要，因为这些车辆在运行过程中会受到反复的应力作用，若车轴钢的疲劳性能不佳，极易引发疲劳断裂，从而导致严重的安全事故。

120 t转炉-LF+RH-TB生产LZ50车轴钢坯的化学成分和质量控制

120 t转炉-LF+RH-TB生产LZ50车轴钢坯的化学成分和质
量控制
许家彦;王荣武
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2005(026)006
【摘要】本钢采用优质铁水预处理-120 t转炉冶炼、硅铝钡锶钙复合脱氧-钢包精炼喷Si-Ca粉+RH-TB真空脱气-5 t铸锭-轧制工艺生产230 mm×230 mm×1 350 mm LZ50轴坯钢.生产结果表明,由于控制C 0.47%～0.50%,Si 0.20%～
0.35%,Mn 0.71%～0.85%,且钢中P、S≤0.02%,平均[H]=1.77×10-6,平均[O]=12.22×10-6,使轴坯钢具有良好的低倍组织和稳定的机械性能,产品质量达到TB/T2945-1999标准要求.
【总页数】2页(P61-62)
【作者】许家彦;王荣武
【作者单位】本溪钢铁集团公司,本溪,117000;本溪钢铁集团公司,本溪,117000【正文语种】中文
【中图分类】TF7
【相关文献】
1.连铸车轴坯 LZ50 钢研制与生产 [J], 姚凤祥;白广成
2.300mm×300mm EA4T车轴钢坯生产工艺实践 [J], 张春红;杨接明;唐雪萍
3.关于铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯标准的制定 [J], 杨南翔;朱梅;刘淑华
4.高速车轴热加工生产线钢坯信息管理系统 [J], 谢鑫;刘德荣;陈楠;邓通通
5.40t转炉生产热轧窄带钢坯SPA-H的生产实践 [J], 郭伟达;费燕;范树璐;陈良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

LZ50车轴钢的随机疲劳短裂纹行为研究的开题报告

LZ50车轴钢的随机疲劳短裂纹行为研究的开题报告题目：LZ50车轴钢的随机疲劳短裂纹行为研究一、选题的背景与意义车轴是连接车轮和车体的重要部件，承担着重要的传动和支撑作用。

长期以来，轨道交通安全事故中车轴的破断是一个普遍存在的问题，除生产制造工艺、材料质量等外因以外，疲劳裂纹也是造成车轴断裂的重要原因之一。

疲劳裂纹是由于车轮与轨道长期的相互作用及车轮滚动引起的横向载荷、踏面摩擦力、温度变化等因素的作用下，车轴材料中的结构缺陷逐渐聚集，逐步形成疲劳裂纹并扩展，最终导致车轮脱离车轴而发生事故。

因此，研究车轴的疲劳短裂纹行为对于提高车轴的安全性和可靠性具有重要的现实意义和工程应用价值。

二、研究的内容和目标本次研究主要针对LZ50车轴钢的疲劳短裂纹行为展开深入研究，包括以下内容：1. LZ50车轴钢的组织结构和力学性能测试；2. 常见车辆运行工况的模拟实验及数据采集；3. 疲劳行为的试验方法及数据处理；4. 短裂纹扩展机理的研究；5. 基于ANSYS软件的数值模拟研究。

本课题的主要目标是研究车轴材料的疲劳短裂纹扩展行为规律和机理，为车轮-车轴系统的设计和预测提供理论依据，提高车轴的安全性和可靠性。

三、研究的方法和步骤本次研究将采用多种研究方法，包括实验研究和数值模拟研究：1. 实验研究：选择LZ50车轴钢作为研究对象，进行车轴钢的力学性能测试，包括静态拉伸试验、冲击试验、硬度测试等；选择车辆运行工况进行模拟试验，研究其疲劳裂纹及短裂纹扩展行为规律和机理；2. 数值模拟研究：采用ANSYS软件建立车轮-车轴系统的有限元模型，进行疲劳寿命预测和短裂纹扩展规律的定量计算和分析。

四、预期成果和应用价值本次研究预计能够获得关于LZ50车轴钢疲劳短裂纹扩展行为规律和机理的深入理解和分析，获得短裂纹扩展规律的定量计算方法和可靠预测模型。

这些研究成果将为车轮-车轴系统的设计和制造提供理论依据和技术支持，能够提高车轴的安全性和可靠性，避免车轴断裂引发的交通事故，具有重要的社会和经济价值。

LZ50型车轴钢自发漏磁信号特征的实验研究的开题报告

LZ50型车轴钢自发漏磁信号特征的实验研究的开题报告题目：LZ50型车轴钢自发漏磁信号特征的实验研究一、研究背景和意义随着铁路运输技术的不断进步和铁路运输的日益繁荣，轮对在铁路运输中扮演着至关重要的角色。

轮对的安全性和可靠性关系到铁路运输的安全和稳定性。

车轴钢作为轮对的主要材料之一，在使用过程中可能会发生疲劳损伤，从而导致轮对的失效。

为了提高轮对的安全性和可靠性，需要对车轴钢的疲劳损伤进行检测和评估。

自发漏磁技术是一种非接触、无损的检测技术，广泛应用于材料的疲劳损伤检测和评估中。

自发漏磁信号可以直接反映车轴钢的疲劳损伤情况，特别是轴承部位的损伤。

因此，对车轴钢的自发漏磁信号进行研究，有助于提高轮对的安全性和可靠性，保障铁路运输的稳定性。

二、研究目的和内容本研究旨在探究LZ50型车轴钢自发漏磁信号的特征，并分析其与车轴钢疲劳损伤的关系。

研究内容包括以下几个方面：1.研究LZ50型车轴钢自发漏磁信号的基本特征和规律。

2.通过实验对车轴钢进行循环弯曲疲劳试验，记录并分析不同疲劳循环次数下的自发漏磁信号变化规律。

3.基于实验数据，建立车轴钢自发漏磁信号与疲劳损伤的数学模型。

4.分析车轴钢自发漏磁信号变化的机理和与疲劳损伤的关系。

5.最终综合分析车轴钢的自发漏磁信号特征和疲劳损伤情况，提出对车轴钢疲劳损伤检测和评估的方法和建议。

三、研究方法和技术路线本研究采用实验方法，以LZ50型车轴钢为研究对象，通过自发漏磁检测技术对车轴钢进行非接触、无损的检测。

具体技术路线如下：1.采集LZ50型车轴钢的自发漏磁信号数据，记录其基本特征和规律。

2.设计循环弯曲疲劳试验方案，按照不同的疲劳循环次数对车轴钢进行试验。

3.记录并分析不同疲劳循环次数下车轴钢的自发漏磁信号变化规律。

4.基于实验数据，建立车轴钢自发漏磁信号与疲劳损伤的数学模型。

5.分析车轴钢自发漏磁信号变化的机理和与疲劳损伤的关系。

6.综合分析车轴钢的自发漏磁信号特征和疲劳损伤情况，提出对车轴钢疲劳损伤检测和评估的方法和建议。

铁道车辆用车轴钢夹杂物分析及改善措施_1

铁道车辆用车轴钢夹杂物分析及改善措施发布时间：2022-08-10T03:19:17.978Z 来源：《城镇建设》2022年第5卷第3月第6期作者：莫子懿[导读] 在铁道车辆中，车轴钢是非常总要的一项内容。

莫子懿南宁轨道交通运营有限公司广西南宁市 530000摘要：在铁道车辆中，车轴钢是非常总要的一项内容。

本文首先分析了LZ50车轴钢生产工艺流程，其次探讨了夹杂不合原因，最后就改进措施及效果进行研究，以供参考。

关键词：车轴钢；大颗粒夹杂物；炼钢；中间包；浸入式水口引言随着高碳铬不锈钢技术标准的不断升级，特钢行业对航空轴承材料的质量要求越来越高。

G95Cr18是高碳高铬马氏体不锈钢典型钢种之一，具有良好的耐蚀、抗高温能力，作为轴承材料在航空工业中得到广泛应用。

该钢中夹杂物（尤其是氧化物、点状夹杂）显著降低钢的塑性、韧性和疲劳寿命，使钢的加工性能变坏，对钢材表面光洁度和焊接性能有直接影响1LZ50车轴钢生产工艺流程国内某钢厂车轴钢采用80t电转炉冶炼-80tLF精炼-80tVD真空脱气—连铸准690mm大圆连铸坯—铸坯红送—热轧250mm×250mm工艺流程生产。

采用电转炉冶炼，其成分要求如表1所示。

出钢要求C0.10%～0.51%，P≤0.010%，出钢温度范围为1640～1680℃。

LF精炼主要采用铝脱氧，LF精炼工序在调白渣后，保持时间≥25min。

LF出钢参考温度为1655～1675℃；VD真空处理需在高真空度（≤67Pa）下保持时间≥20min；脱气目标：钢液中[H]≤1.5×10-6，软吹时间≥15min。

连铸过程中过热度保持在（25±5）℃，中间包使用碱性覆盖剂，保护渣采用车轴钢专用保护渣，连铸二冷水配水采用弱冷工艺，拉速控制在0.20～0.24m/min，同时配备有结晶器电磁搅拌（M-EMS）、二冷区电磁搅拌（S-EMS）、末端电磁搅拌（F-EMS）。

连铸坯在红送到加热炉后其预热温度为700～900℃，加热速度≤150℃/h，均热温度控制在1260～1290℃；开轧温度1200～1250℃，终轧温度控制在850～950℃。

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42. 340 23. 90 42. 16
4 191. 85
赵永翔1, 黄郁仲2, 高庆2
( 1. 西南交通大学机械工程研究所, 四川成都 610031; 2. 西南交通大学应用力学与工程系, 四川成都 610031)
摘要: 完成了铁道车辆 L Z 50 车轴钢的概率机械性能试验研究, 拓宽了确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的统一方法, 比较了 6 种常用分布( 即三参数 Weibull、两参数 W eibull 、正态、对数正态、极大值和极小值分布) 对试验数据的描述效果, 综合分析了他们的拟合优度、失效机理的一致性和尾部预测的安全性。从预测的安全性角度, 选择了极小值分布为最佳统计模型, 提出了给定可靠度和置信度下基于极小值分布的机械性能参数估计方法, 并有效地估计了材料的概率机械性能参数。关键词: 铁道车辆; 车轴; L Z50 钢; 机械性能; 可靠性; 对数正态分布中图分类号: U260. 331. 1; T G113. 25; T B114. 3 文献标识码: A
弹性模量名义屈服强度名义屈服应变名义强度极限名义应变极限真屈服强度真屈服应变真强度极限真应变极限延伸率断面收缩率参数
E/ GPa
S s/ MP a
es / %
Sb/ MP a
eb/ %
s/ M Pa
s/ %
b/ MPa
m m 光滑圆棒试样。单调拉伸试验在岛津材料试验机上进行, 试验结果见表 2, 机械性能的均值、均方差和变异系数见表 3。从表中可知, 所有指标都较好地满足了要求; 值得注意的是, 屈服强度时的应变达 0. 37% 左右, 与常规屈服强度 0. 2% 的定义相差较
1 材料与试验
远, 说明材料的延韧性较好, 同时也说明在结构强度分析评价中, 应尽可能采用真实材料数据。
表 1 LZ50 车轴钢的化学成分 Tab. 1 Chemical composition of the LZ50 axl e steel / %
C Si M n Cr Ni Cu Al
P
S
概率机械性能是结构静强度可靠性设计分析的
0. 470 0. 260 0. 780 0. 020 0. 028 0. 150 0. 021 < 0. 014< 0. 007
序号 E/ GPa
S s/ MP a
es / %
Sb/ MP a
eb/ %
s/ M Pa
s/ %
b/ MPa
b/ MP a
/%
/%
1 209. 82
319. 58
0. 364
627. 71
54. 688
320. 79
43. 624 23. 80 42. 84
2 195. 88
第 3 卷第 2 期 2003 年 6 月
交通运输工程学报
Journal of T raffic and T ransportation Eng ineering
文章编号: 1671-1637( 2003) 02-0011-07
V ol. 3 No. 2 June 2003
铁道车辆 L Z50 车轴钢的概率机械性能
328. 54
0. 360
623. 84
52. 912
329. 72
0. 3594
953. 93
42. 469 24. 92 43. 19
表 3 LZ50 车轴钢的机械性能的均值 X m、均方差 Sx 和变异系数 Vx Tab. 3 Average values X m, standard deviations Sx and vari ations coefficient Vx of the mechanical properties of LZ50 axl e steel
1 2 交通运输工程学报 2003 年
损伤容限分析[ 5] 已较为成熟。然而, 包括静强度在内的强度设计分析尚未纳入规范[ 6] 。尽管车辆结构服
现有的车轴材料中, L Z 50 钢具有更为严格的制造工艺与材料化学成分要求。
役环境较为复杂, 但探索其可靠性分析或与可靠性分析相结合的方法, 安全合理地进行结构设计分析, 是具有重要工程价值与理论意义的工作。
收稿日期: 2002-11-03 基金项目: 国家自然科学基金项目( 50075073) ; 全国优秀博士学位论文作者专项资金项目( 2002067) ; 铁道部科技研究开发计划项目( 2001J016) 作者简介: 赵永翔( 1963-) , 男, 四川金堂人, 教授, 博士, 从事机车车辆可靠性与安全性设计、评价和控制研究.
基础, 尽管结构设计分析中常常接触机械性能, 但从轴坯经切割成条后加工成图 1 所示直径 10
可靠性角度详细给予表征的报道尚很少见。同时, 铁道车辆车轴材料的性能倍受世人关注[ 7, 8] , 目前, 对 L Z50 车轴钢尚无较为全面的力学性能研究。本文在试验基础上, 研究该材料的机械性能及其概率表征方法。
333. 65
0. 384
634. 06
53. 960
334. 93
0. 3833
976. 20
43. 152 24. 62 42. 50
9 194. 75
329. 81
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621. 28
53. 772
331. 10
0. 3912
955. 35
43. 030 24. 04 40. 81
10 222. 16
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636. 62
53. 288
337. 47
0. 3753
975. 86
42. 715 23. 62 40. 78
5 221. 16
331. 09
0. 352
625. 12
54. 204
332. 26
0. 3514
963. 96
43. 311 25. 68 41. 13
6 224. 11
Probabilistic mechanical properties of LZ50 axle steel for railway vehicles
ZH A O Yong -x i ang1, H U A N G Y u-z hong2, GA O Qing2
( 1. Institute of M echanical Engineer ing , Southw est Jiaot ong U niver sity , Cheng du 610031, China; 2. Depar tment of A pplied M echanics and Engineer ing , Southw est Jiaot ong U niver sity , Cheng du 610031, China)
Abstract: Experim ent al st udy o n t he probabilistic m echanical pro pert ies w as perf orm ed o n t he L Z50 ax le steel for railw ay vehicles. T he unified approach f or det erm ining appropriate st at ist ical models of the l im ited f atig ue reliability dat a w as dev elo ped t o analy ze t he present t est dat a. T he six comm onl y used distr ibutions, nam ely t hree paramet er Weibull, t w o paramet er Weibull, no rmal, l ognorm al , ex t reme maxim um v alue, and ext reme minim um value, w ere com pared in fit s of t he data fro m t he t hr ee considerat ions o f goo dness-of -f it , consist ency of f ailure m echanism and saf et y in t ail reg io n predict ions. Fr om t he view point of safet y, the ex t reme minim um value distr ibution was selected as an opt im al model of t he dat a. A m et hod based on t his dist ribut ion w as pr opo sed fo r t he estim ation of mechanical propert ies under given rel iability and co nf idence lev els. T he method has been w ell used f or t he est imat ion of probabilistic paramet ers of t he mechanical pr opert ies o f the present mat er ial . 9 t abs, 2 figs, 20 refs. Key words: railw ay vehicle; ax le; LZ 50 st eel; m echanical pr opert ies; reliabilit y; log no rmal distr ibution Author resume: ZHAO Yong-x iang ( 1963-) , male, PhD, prof esso r, 86-28-87602465, yx zhao @ hom e. sw jt u. edu. cn