Karena rel kereta api menjadi sasaran beban siklik dan melayani sekitar 6 tahun, itu adalah rasional untuk mempertimbangkan bahwa rel kereta api ini mungkin gagal karena kelelahan, bahkan dalam rezim lelah siklus giga [5-7]. Busur batas wilayah berbentuk kipas tampak seperti tanda pantai ketika diamati secara makroskopik, seperti yang terlihat pada Gambar. 2 (c). Maka dapat disimpulkan bahwa asal retak mungkin di sudut gelap daerah berbentuk kipas (yaitu, titik terang kecil seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2 (c)). Namun, dengan mempertimbangkan bahwa titik kecil terang sebelah gelap daerah berbentuk kipas, itu jelas untuk menyimpulkan bahwa titik kecil terang tidak akan asal retak. Tanda pantai yang merupakan fitur klasik dari kelelahan logam tidak diamati dari pengamatan makroskopik (batas busur daerah berbentuk kipas sebenarnya bukan mark pantai, kita akan membahas selanjutnya itu). Namun, pola chevron dapat jelas diamati pada permukaan fraktur rel bawah (Gambar 2 (d)). Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa asal retak harus di ujung pola chevron (area 1), dan arah pertumbuhan retak sepanjang arah divergen pola sungai, seperti ditunjukkan pada Gambar. 2 (d). Hal ini dapat disimpulkan dari fraktografi datar dan pola chevron bahwa fitur fraktur makro adalah patah getas. 3.2. Analisis kimia Sampel yang digunakan untuk analisis kimia yang sampel dari setasiun dianalisis dengan ZSX Primus II X-ray fluorescence spektrometer. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 1. Hal ini menunjukkan bahwa komposisi kimia dari baja rel yang sesuai dengan standar P60U75V [8]. Oleh karena itu, komposisi dari baja rel yang normal. 3.3. Pengamatan SEM Penampang patahan di bagian bawah rel, yaitu. permukaan S1 (seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2 (c)), dipotong dari rel kereta api gagal, dan kemudian dibersihkan dengan alkohol dan dikloroetan. Setelah itu, permukaan S1 diamati oleh Zeiss-SUPRA 55 bidang mikroskop emisi elektron scanning (FESEM) secara rinci. Morfologi di dalam area berbentuk kipas gelap ditunjukkan pada Gambar. 3 (a) yang menunjukkan permukaan yang relatif datar. Komposisi kimia kualitatif daerah ini dianalisis dengan EDX, juga ditunjukkan pada Gambar. 3 (a). Isi oksigen yang lebih tinggi yang terdeteksi, yang menunjukkan bahwa daerah ini dioksidasi berat. Morfologi khas di daerah 1 ditunjukkan pada Gambar. 3 (b) yang menunjukkan ciri khas fraktur pembelahan. Pola berbentuk kipas, pembelahan langkah dan pola sungai yang merupakan ciri khas dari fraktur pembelahan yang diamati dalam gambar ini. Striations Kelelahan yang fitur mikroskopis khas kelelahan logam tidak diamati di permukaan fraktur. The fraktografi mikro dari pola daerah chevron ditunjukkan pada Gambar. 3 (c) yang mirip dengan Gambar. 3 (b). Penampang patahan di luar area berbentuk kipas gelap yang bersih dan segar, hampir tidak ada oksigen yang terdeteksi. Dikombinasikan dengan hasil eksperimen di luar dan di dalam area berbentuk kipas gelap, dapat ditarik kesimpulan bahwa daerah berbentuk kipas gelap mungkin menjadi daerah fusi yang tidak lengkap selama pengelasan. 3.4. Pengamatan metalurgi Pertama, permukaan S2 (seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2 (c)) dipoles untuk mengamati distribusi inklusi. Hal ini ditunjukkan pada Gambar. 4 bahwa beberapa inklusi terak yang lebih besar dengan bentuk sudut yang tajam diamati pada S2 permukaan dekat dengan permukaan fraktur di bagian bawah rel. Ukuran inklusi terak ini adalah tentang setidaknya 126 mm didefinisikan model daerah proyektif efektif Murakami [9]. EDX menunjukkan bahwa komposisi inklusi terak ini adalah alumina. Setelah ditorehkan oleh 3% nital metalurgi struktur S2 permukaan dekat dengan permukaan fraktur diamati dengan mikroskop optik metalurgi (OMM). Jaringan ferit terus menerus dan koloni perlit diamati, seperti ditunjukkan pada Gambar. 5 (a). Hal itu juga ditunjukkan dari Gambar. 5 (a) bahwa ukuran koloni perlit, yaitu. daerah yang dikelilingi oleh jaringan ferit terus menerus, agak heterogen. Ukuran terbesar dari koloni perlit sekitar 726 mm diameter, yang terkecil ukuran 68 mm. Setelah membuat tanda yang jelas di lokasi asal retak (area 1) pada S1 permukaan, permukaan S1 dipoles dan dietsa 3% nital untuk mengamati struktur metalurgi. Struktur metalurgi di daerah 1 adalah perlit, ferit jaringan terus menerus dan massa fragmen ferit didistribusikan di dalam koloni perlit, seperti ditunjukkan pada Gambar. 5 (b). Mengingat kekuatan yang lebih lemah dari ferit didistribusikan seperti jaring dibandingkan dengan perlit; dapat ditarik kesimpulan bahwa retak mungkin dimulai dari jaringan ferit. 4. Bahasan dan analisis Seperti yang diperkenalkan dalam Bagian 1, rel kereta api terutama dibebani oleh beban siklik. Dalam studi kasus ini, tanda pantai makroskopik dan striations kelelahan mikroskopis tidak diamati pada permukaan fraktur. Selain itu, pola chevron khas yang diamati. Dan fitur fraktur pembelahan diamati di ujung pola chevron. Mengingat semua itu, kita dapat menarik kesimpulan bahwa rel kereta api terutama disebabkan oleh kelebihan beban meskipun dibebani oleh beban siklik. Mengingat struktur metalurgi yang abnormal (jaringan ferit didistribusikan sepanjang batas butir) pada asal crack, retak seharusnya dimulai dari jaringan ferit lemah yang disebabkan oleh pengelasan. Oleh karena itu, sangat dibutuhkan untuk menghilangkan jaringan ferit dengan meningkatkan teknologi pengelasan. 4.1. Analisis Stres Dalam studi kasus ini, rel kereta api ini terutama tunduk pada alternatif lentur stres karena berat kendaraan, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1. Hal ini ditunjukkan dari Gambar. 1 bahwa kepala rel tunduk pada tegangan tekan dan bagian bawah rel tunduk pada tegangan tarik. Oleh karena itu, bagian bawah rel yang halus untuk gagal dari sudut pandang mekanika. Rel bawah dapat kira-kira dianggap tunduk beban kelelahan dalam arah longitudinal dari kereta api dengan R = 0 (R adalah rasio tegangan), dan stres diterapkan di bagian bawah lebih rendah dari rel adalah sekitar maksimal. Dalam pandangan dari daerah fusi sangat lengkap (gelap daerah berbentuk kipas pada Gambar. 2 (a)) di sudut bawah rel bawah, retak seharusnya dimulai dari daerah fusi yang tidak lengkap ini. Namun demikian, pada kenyataannya itu tidak terjadi. Tegangan sisa harus dipertimbangkan. Selain tarik tegangan termal sisa karena untuk melacak instalasi dan temperatur (seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1), tegangan sisa pengelasan juga penting. The las tegangan sisa biasanya merugikan; Oleh karena itu, banyak kegagalan rel yang dimulai dari lasan [4]. The sisa stres dan stres diterapkan karena gravitasi kereta dapat ditumpangkan bersama-sama. Stres ditumpangkan akan menyebabkan kegagalan rel dalam kondisi tertentu. 4.2. Peran kelelahan Kereta api rel gagal oleh kelebihan; Namun, kita tidak bisa sepenuhnya menyangkal peran kelelahan. Jejak kerusakan yang dihasilkan oleh beban siklik tidak diamati di daerah pertumbuhan retak; Namun, kerusakan kelelahan hampir tak terelakkan dengan mengambil kehidupan pelayanan lagi ke rekening (sekitar 6 tahun). Di sisi lain, biasanya kerusakan kelelahan tidak dapat dengan mudah terdeteksi karena situasi kerja yang rumit dari komponen. 4.3. Saran rel kereta api gagal disebabkan oleh overload. Celah asal adalah bersih ferit disebabkan oleh teknologi pengelasan yang tidak memadai. Oleh karena itu, untuk mencegah kegagalan serupa di masa mendatang, proses pengelasan harus ditingkatkan. Sebagai contoh, perawatan pro dan postweld panas harus dilakukan untuk menghilangkan inklusi terak lebih besar dan jaringan ferit sepanjang batas butir. Di sisi lain, itu sangat penting untuk mengontrol beban kereta. 5. Kesimpulan ini rel kereta api gagal disebabkan oleh overload. Retak ini dimulai dari jaringan ferit lemah yang disebabkan oleh teknologi pengelasan yang tidak memadai. Ini sangat penting untuk meningkatkan teknologi pengelasan, dan mengontrol beban kereta api di masa depan. Ucapan Terima Kasih Karya ini secara finansial didukung oleh National Natural Science Foundation of China (Grant no. 51101094) dan proyek Dana Pengembangan Teknologi Shandong Academy of Sciences (Hibah no. KJHZ 2011-04).
Sedang diterjemahkan, harap tunggu..