《钢结构材料》课程PPT教学课件（讲稿）第八章 其他专用结构材料

第八章其他专用结构材料 81铁道用结构材料 811概述 车轮主要功能:支撑车辆重量、引导车辆通过 各种形状的轨道、车轮本身起制动盘的作用。 轮轨的相互作用:车辆的重量通过车轮要传递 到钢轨上,车轮在钢轨上运行时,轮轨之间存在着 很大的交变接触应力,同时还有滚动摩擦和少量的 滑动摩擦。 在轮轨服役过程中,轮/轨构成一对摩擦副。 主要失效形式:磨损和接触疲劳,接触疲劳破 坏的表现形式主要是剥离

第八章 其他专用结构材料 8.1 铁道用结构材料 8.1.1 概述 车轮主要功能：支撑车辆重量、引导车辆通过 各种形状的轨道、车轮本身起制动盘的作用。 轮轨的相互作用：车辆的重量通过车轮要传递 到钢轨上，车轮在钢轨上运行时，轮轨之间存在着 很大的交变接触应力，同时还有滚动摩擦和少量的 滑动摩擦。 在轮轨服役过程中，轮/轨构成一对摩擦副。 主要失效形式：磨损和接触疲劳，接触疲劳破 坏的表现形式主要是剥离

轮/轨用钢的性能要求 (1)高的屈服强度和抗拉强度,以能承受车辆的重量, 在高的接触应力作用下,不会变形和断裂; (2)较高的硬度,以能抵抗轮轨间的摩擦磨损,因更 换钢轨较更换车轮困难,钢轨的硬度要高于车轮的硬度; (3)高的接触疲劳强度,以抵抗接触疲劳破坏; (4)足够的塑、韧性,以保证车辆的安全 (5)车轮本身起制动盘的作用,因制动时有摩擦热产 生,车轮表面还承受着热疲劳的作用,因此车轮要有较高的 热疲劳强度。 (6)好的经济性,车轮和钢轨的用量极大,要求尽可 能使用价格较廉、资源较丰富的元素

轮/轨用钢的性能要求 （1）高的屈服强度和抗拉强度，以能承受车辆的重量， 在高的接触应力作用下，不会变形和断裂； （2）较高的硬度，以能抵抗轮轨间的摩擦磨损，因更 换钢轨较更换车轮困难，钢轨的硬度要高于车轮的硬度； （3）高的接触疲劳强度，以抵抗接触疲劳破坏； （4）足够的塑、韧性，以保证车辆的安全。 （5）车轮本身起制动盘的作用，因制动时有摩擦热产 生，车轮表面还承受着热疲劳的作用，因此车轮要有较高的 热疲劳强度。 （6）好的经济性，车轮和钢轨的用量极大，要求尽可 能使用价格较廉、资源较丰富的元素

8.1.2车轮用钢 车轮用钢的牌号及化学成分(摘自GB860188、GB86028) 化学成分 牌号 应用 C Si Mn P CL60A级 055~0.17~0.50 065 0.37080/s0.035≤0.040 0.55~0.17~0.50~ CL60B级 ≤0.040≤0.040 客、货 0650.370.80 车车轮 CL45MnSi044~0.50~0.80~ 0.08~ 0.520.801.20/≤0.035≤0.040 0.15 LG650.60~0.17~0.50~ 0700.37080 ≤0.035≤0.040 机车轮 箍或车 LG600.55~0.17~0.50~ 065-0.370:05035000 轮

8.1.2 车轮用钢 牌号 化学成分 % 应用 C Si Mn P S V CL60A级 0.55～ 0.65 0.17～ 0.37 0.50～ 0.80 ≤0.035 ≤0.040 - 客、货 车车轮 CL60B级 0.55～ 0.65 0.17～ 0.37 0.50～ 0.80 ≤0.040 ≤0.040 - CL45MnSi V 0.44～ 0.52 0.50～ 0.80 0.80～ 1.20 ≤0.035 ≤0.040 0.08～ 0.15 LG65 0.60～ 0.70 0.17～ 0.37 0.50～ 0.80 ≤0.035 ≤0.040 - 机车轮 箍或车 LG60 0.55～ 轮 0.65 0.17～ 0.37 0.50～ 0.80 ≤0.035 ≤0.040 - 车轮用钢的牌号及化学成分（摘自GB8601-88、GB8602-88）

成分特点 中高碳的碳素钢,冶金质量要求高(如非金属夹 杂物和酸浸低倍组织的合格级别) cL45MnsⅳV降低碳含量,增加硅、锰含量,添加 少量钒主要是为了提高车轮的抗热疲劳性能

成分特点 • 中高碳的碳素钢，冶金质量要求高（如非金属夹 杂物和酸浸低倍组织的合格级别）。 • CL45MnSiV降低碳含量，增加硅、锰含量，添加 少量钒主要是为了提高车轮的抗热疲劳性能

热处理 车轮: 防白点:热轧成型后冷至640°C等温处理4~6小时。 轮辋调质:喷水淬火+高温回火。 钢轨: 普通轨:轨端淬火。 热处理轨:全长欠速淬火。组织:细片状珠光体

热处理 车轮： 防白点：热轧成型后冷至640℃等温处理4～6小时。 轮辋调质：喷水淬火+高温回火。 钢轨： 普通轨：轨端淬火。 热处理轨：全长欠速淬火。组织：细片状珠光体

车轮用钢的力学性能(摘自GB8601-88、GB860288) 力学性能 标准号 牌号 ob(MPa)8(%)b(%) HBS Ak(DI A级910~11528≥14≥255≥16 GB8601-8CL60B级客车轮880~105≥10≥14≥251≥16 B级货车轮860~1090≥10214248≥16 TB2708-96CL60 910 >10 ≥14265~ 320 >16 GB8601-88 CL45MnSiV 880~1125≥12≥21≥251≥23 GB8602-88LG60 860~1110≥12≥18≥248 GB860288LG65 930~1155≥10≥14≥269

车轮用钢的力学性能（摘自GB8601-88、GB8602-88） 标准号 牌号 力学性能 σb (MPa) δ (%) ψ (%) HBS Aku(J) GB8601-88 CL60 A级 910～1155 ≥8 ≥14 ≥255 ≥16 B级客车轮 880～1105 ≥10 ≥14 ≥251 ≥16 B级货车轮 860～1090 ≥10 ≥14 ≥248 ≥16 TB2708-96 CL60 - 910 ≥10 ≥14 265～ 320 ≥16 GB8601-88 CL45MnSiV - 880～1125 ≥12 ≥21 ≥251 ≥23 GB8602-88 LG60 - 860～1110 ≥12 ≥18 ≥248 - GB8602-88 LG65 - 930～1155 ≥10 ≥14 ≥269 -

81.3钢轨用钢 钢轨用钢的牌号及化学成分(摘自GB2585-81) 化学成分% 牌号 C Mn Cu U71064~0.770.13~0.280.60~0.90≤0.040≤0.050 U74 067~08010.13~0.280.70~10≤0.040≤0.050 U7Cu0.65~0.770.15~0.300.70~1.00≤0.040≤0.0500.10 0.40 U7IMn 065~0.70.15~0351.10~150≤0.0400040 U7MnSi0.65~0750.85~1150.85~115≤0040≤0.040 U7IMnsicu 0.10 065~077070~1100.80~120≤0.040≤0040 0.40

8.1.3 钢轨用钢 牌号 化学成分 % C Si Mn P S Cu U71 0.64～0.77 0.13～0.28 0.60～0.90 ≤0.040 ≤0.050 - U74 0.67～0.80 0.13～0.28 0.70～1.00 ≤0.040 ≤0.050 - U71Cu 0.65～0.77 0.15～0.30 0.70～1.00 ≤0.040 ≤0.050 0.10～ 0.40 U71Mn 0.65～0.77 0.15～0.35 1.10～1.50 ≤0.040 ≤0.040 - U71MnSi 0.65～0.75 0.85～1.15 0.85～1.15 ≤0.040 ≤0.040 - U71MnSiCu 0.65～0.77 0.70～1.10 0.80～1.20 ≤0.040 ≤0.040 0.10～ 0.40 钢轨用钢的牌号及化学成分（摘自GB2585-81）

成分特点 ·中高碳碳素钢,含碳量较车轮用钢高,接近共析 成分 主加Mn、Si:降A1点,获得全珠光体 添加少量铜:提高钢轨耐大气腐蚀能力

成分特点 • 中高碳碳素钢，含碳量较车轮用钢高，接近共析 成分。 • 主加Mn、Si：降A1点，获得全珠光体。 • 添加少量铜：提高钢轨耐大气腐蚀能力

钢轨用钢的力学性能(摘自GB2585-88) 抗拉强度db 牌号 (MPa) 伸长率85(%) 不小于 U71 785 10 U74 785 U7ICu 785 U7IMn 883 u7IMnsi 883 99888 U7IMnSicu 883

钢轨用钢的力学性能（摘自GB2585-88） 牌号 抗拉强度σb (MPa) 伸长率δ5 (%) 不小于 U71 785 10 U74 785 9 U71Cu 785 9 U71Mn 883 8 U71MnSi 883 8 U71MnSiCu 883 8

82汽车用结构材料 缸体、缸盖、飞轮、正时齿轮、变速器及离合器壳:灰口铸铁 缸套、排气门阀座:合金铸铁 曲轴、后桥壳:球墨铸铁 活塞销、变速箱齿轮、后桥齿轮:渗碳钢 连杆、连杄螺栓、前桥转向节臂、半轴:调质钢 汽门弹簧、钢板弹簧:弹簣钢 各种轴承:轴承钢 发动机活塞、分泵活塞、油管:有色金属铝合金、铜

8.2 汽车用结构材料 缸体、缸盖、飞轮、正时齿轮、变速器及离合器壳：灰口铸铁 缸套、排气门阀座：合金铸铁 曲轴、后桥壳：球墨铸铁 活塞销、变速箱齿轮、后桥齿轮：渗碳钢 连杆、连杆螺栓、前桥转向节臂、半轴：调质钢 汽门弹簧、钢板弹簧：弹簧钢 各种轴承：轴承钢 发动机活塞、分泵活塞、油管：有色金属铝合金、铜