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张振先
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列车车轴失效分析
关键词:微动疲劳 微动损伤 失效分析 损伤机制
本文运用各种微观分析方法对运行300 万公里后的列车车轴进行深入研究,采用光学显微镜(OM)、体式显微镜(SM)、里氏硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、三维形貌仪、光电子能谱仪(XPS)和透射电子显微镜(TEM)等设备分析不同过盈配合区域的微动损伤、断口形貌、剖面形貌以及微观组织.分析结果显示轮座部位外侧的硬度明显大于其它区域,而相对严重的损伤在内侧产生,其磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥落,同时伴随微观裂纹沿周向分布,裂纹呈多源性萌生于次表面.剖面分析显示存在微观裂纹,白层组织和塑性变形层,其裂纹深度最大达到0.9mm 左右.三维形貌仪分析结果显示压装部位最大划痕深度大约为90μm.TEM 分析显示轮座内侧损伤带表面出现比其他区域相对更高的位错密度,位错呈现位错缠绕、塞积和胞状特征.XPS 分析结果显示大量红色FeO 磨屑在轮座内侧产生,为典型的微动磨损和微动疲劳特征.结合以上微动损伤机制,可推断此车轴轮座部位的微动损伤运行于混合区,处于易萌生微观裂纹的最危险区域.
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