EA1N车轴材质高周疲劳性能研究

EA1N车轴材质高周疲劳性能研究

摘要：对国产EA1N材质车轴疲劳性能进行研究，分别对不同含碳量的EA1N 车轴光滑小试样和缺口小试样进行高周旋转弯曲试验，进过107次旋转弯曲循环负载后，试样50%以上试样未有损伤或断裂。含碳量较高的试样疲劳强度更高。

关键词：EA1N材质车轴疲劳缺口试样

Study of Fatigue Behavior in the High-Cycle Regime in EA1N Axles Steel

CUI Yong Liang，、XU Jun Sheng、LEI Jian Zhong

（TAI YUAN HEA VY INDUSTRY CO.，LTD WHEEL&AXLE SUBCOMPLANY）

abstract：Has studied the Fatigue Behavior fo EA1N Axles Steel in the High-Cycle Regime .EA1N axles of different carbon content of smooth specimens and notched specimens of high cycle rotating bending test，After 107 times of rotating bending cyclic load，the sample more than 50% specimens without injury or fracture. Higher carbon content of the sample higher fatigue strength.

Key words：EA1N Axles、Fatigue Behavior、notched specimen

序言

车轴是机车车辆的关键行走部件之一，它的断裂将导致列车脱轨，由于机车车辆在不同的线路工况下行驶，装载条件时常发生变化，其负荷条件也时常发生变化，使得车轴承受着极为复杂的随机载荷，这些载荷主要是以交变载荷的形式存在，因此车轴是一个典型的疲劳件，常会发生疲劳破环，。随着机车车辆高速重载的发展，对车轴材质的抗疲劳性能研究是至关重要的。EA1N材质是欧洲铁路车轴广泛应用的一种车轴材质。EN13261是世界上最先进的车轴标准之一，不仅对车轴的机械性能、化学成分等做了要求，而且对车轴材质疲劳性能做了要求，本文就不同含碳量国产EA1N材质车轴疲劳性能做了试验研究。为国产EN1N 材质车轴可靠性评价做了试验基础。

1.试样制备

试验材料选用太原钢铁集团有限公司EA1N材质轧制方坯，由太重轮轴分公司生产的车轴。试样轴T1和T2化学成分符合见表1，车轴轮座1/2R处性能见表2

表1 EA1N车轴材质化学成分

表2 EA1N车轴轮座1/2R机械性能

2.试验方法

由于车轴服役所受载荷为旋转弯曲载荷，分别在车轴轮座截面φ153圆上取15个光滑旋转弯曲试样和15个旋转弯曲试样。如图（1）所示。

车轴疲劳是高周疲劳根据标准要求车轴钢应满足107次循环负载的光滑试样疲劳极限值及缺口试样疲劳极限值。因此本实验研究了车轴钢在1千万周次的疲劳强度极限。

3.试验过程与数据分析

T1和T2车轴光滑试样的疲劳强度高于标准要求的250MPa，光滑疲劳强度与拉伸强度的比值都接近0.45，这与材料的拉伸强度低于1400MPa时，光滑疲劳强度与拉伸强度成0.5左右的比例关系相符合，而缺口疲劳强度都高于标准要求的170MPa。T2试样的光滑试样及缺口试样疲劳强度高于T1，。从疲劳数据可以看出，缺口试样的分散性比较大，缺口敏感系数q都低于标准规定数值1.47。

4.结论

通过光滑试样、缺口试样旋转弯曲疲劳试验，测出国产EA1N材质车轴小试样疲劳强度，试验证明国产EA1N材质车轴一次正火热处理后疲劳性能优越，均高于欧标EN13261要求，含碳量较高的EA1N材质抗疲劳性能更好。

参考文献：

[1].赵文礼，李忠学，赵邦华.客车随机响应计算与车轴疲劳寿命预测[J]，铁道学报，1998，20（4）：120一125.

[2].Wirshing PHetal.Fatigue under wide band random stress.StruetEng ASME1980，V ol.106.