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随着重载铁路技术的发展以及对于运输效率和降低运营经济成本的需求,近年来我国重载铁路的列车轴重不断增加,但是随之而来出现了各种轮轨服役问题。轮轨材料的合理选择与恰当匹配对平衡轮轨磨耗、保证列车运行安全以及延长轮轨材料的服役寿命以降低运营成本具有重要意义。本文针对重载铁路轮轨材料匹配问题,开展不同轮轨材料组合的摩擦磨损性能试验研究。论文采用摩擦磨损实验机研究了U75V热处理、U75V热轧、U78CrV热处理、U78CrV热轧四种珠光体钢轨与CL60和CL70两种珠光体车轮摩擦磨损与抗接触疲劳性能;通过设计不同接触应力和滑差进行试验室研究,以探究贝氏体钢轨磨损性能;对比分析不同钢种的磨耗和抗接触疲劳规律,得到主要结论如下:(1)从磨耗的层面分析,耐磨性最好的钢轨为U78CrV热处理轨,最好的轮轨材料搭配组合为U78CrV热处理-CL60车轮和U78CrV热处理-CL70车轮,此外车轮材料的硬度增加,导致与之对磨的钢轨材料的磨耗随之增加,但硬度高的车轮材料本身耐磨性优异;四种珠光体钢轨与不同种类车轮材料对磨的体系摩擦系数差异较大,与CL60车轮对磨的体系摩擦系数约为0.38,与CL70车轮对磨的体系摩擦系数约为0.45;1430MPa的接触应力和2%滑差的工况下轮轨接触表面的伤损类型主要为剥落、起皮等滚动接触疲劳损伤,主要磨损形式为接触疲劳磨损;因裂纹长度和深度均最小,U78CrV热处理钢轨具有良好的抗滚动接触疲劳性能,此外,当摩擦体系为珠光体钢轨-CL70车轮时,钢轨表层裂纹更容易向基体深入发展。(2)随着接触应力和滑差的增大,贝氏体钢轨和CL60车轮的磨损量也随之增大;贝氏体钢轨和CL60进行滚滑磨损时,接触界面间的摩擦系数与两试样间法向接触应力大小成反比,同时摩擦系数与滑差成正比;相比于滑差的增加,接触应力的增加对于贝氏体钢的塑性流动的产生和裂纹的萌生与扩展具有更强烈的影响;在低滑差(2%)条件下,接触疲劳磨损机制起着重要作用,但在高滑差(10%)条件下,主要磨损机制向磨粒磨损转变,贝氏体钢在高滑差时磨粒磨损条件下耐磨性较差,不适用于高滑差工况。(3)通过对比5种不同组织高强钢轨的平均磨损率,发现贝氏体钢轨虽然具有很高的初始硬度,但是其耐磨性在重载工况下不如其他四种珠光体组织的钢轨;磨合阶段摩擦系数呈现先增加后降低的趋势,达到稳定磨损阶段,摩擦系数基本保持不变;达到加工硬化层深度的最大值的速度取决于钢种母材的初始硬度;贝氏体钢轨的裂纹深度和长度数值在磨损前期同比珠光体钢轨要小,相同条件下贝氏体钢轨试样裂纹达到最大值的时间更长。(4)综合考虑轮轨试样体系磨损和表面伤损U78CrV热处理+CL60车轮这对组合为所研究体系中的最佳合理搭配。