轮轨材料激光熔覆的研究现状

摘 要：高速化是我国铁路未来发展的一个重要方向，高速容易导致轮轨的加剧磨损，影响铁路的快速发展。激光熔覆作为表面处理先进技术的一种，能明显改善轮轨材料的综合性能，具有广泛的发展前景。本文是对轮轨材料激光熔覆的研究综述。

关键词：激光熔覆;表面处理;性能;材料

中图分类号：TG142.46  文献标识码：A

Abstract：High-speed is an important direction for the future development of railway in China.High-speed will easily lead to worn wheels and rails，which will affect the rapid development of railway.Laser cladding，as one of the advanced surface treatment technologies，which can significantly improve the comprehensive properties of wheel-rail materials，which has a broad development prospects.This paper is a summary of the research on laser cladding of wheel-rail materials.

Key words：Laser cladding;Surface treatment;Performance;materials

一、輪轨材料激光熔覆技术的研究背景

近几年来，随着我国铁路事业快速发展，尤其是高速铁路的飞速发展，使得“高铁外交”成为我国对外经济交流的一张优秀名片。2008年京津城际高铁开通，它的飞速运行打破了我国铁路的记录，也标志着我国迈入了铁路提速的新时期。2009年武广高铁成功开通，394Km/h的时速又一次刷新记录，而且在世界范围内无有比肩，此高铁的开通将从广州到武汉的路程缩减了8个小时，使人们在在3h左右到达目的地。至2015结束，我国高铁体系的覆盖领域已经超过其他所有国家，并已行程1.9万公里。由于铁路系统中列车的快速运行，轮轨之间存在较大的摩擦力，运行速度越快，轮轨之间的摩擦力就越大，这将必然引起铁路系统出现一系列的问题如轮轨间出现磨损和损伤，极大地降低钢轨和车轮的使用年限，使得维修和更新钢轨和车轮费用增加，增加了成本费用，降低了高铁的安全系数，因此轮轨的磨损问题是高速列车发展必须考虑的问题。

二、轮轨材料激光熔覆技术的国内外研究现状

轮轨磨损问题是国内外研究中的重要部分，已经有很多解决方式被提出来，比如在用料上，通过改变轮轨原材料的元素，添加一些合金元素;在制造技术方面，改善轮轨加工方法，选用相对较硬的材料进行生产，以增强轮轨对磨损的抵抗能力;处理表面时，采用热处理方法完善轮轨材料进，改善内部结构以及在轮轨中加入C、N等元素来解决表层材料偏软的问题，来减轻磨损带来的危害。科研人员对利用激光熔覆技术改善轮轨性能进行了探索，发现在轮轨材料表面打造出具有良好耐磨性的熔覆层，可以使轮轨减少磨损问题的出现。因为激光熔覆技术具有许多优势，通过激光熔覆技术对轮轨表面进行激光熔覆，使轮轨便面硬度、强度增大，提高轮轨的使用寿命。

许多相关人员对轮轨磨损现象进行探索，在增强轮轨材料耐磨性方面提出了很多的想法付诸实践，获得了许多成绩。英国某公司开发了一种低碳马氏体钢钢轨，其硬度可高达445HB，在耐磨性、抗击性等方面与普通材料相比有了非常可观的改善。W.J.Wang在车轮和轨道材料表面进行了Co基合金熔覆，发现经过处理的材料在硬度以及耐磨性方面优于普通材料。Stuart Grassie在分析了载重较大的铁路的损伤情况之后，发现对钢轨进行适当打磨之后，能够在很大程度上减轻轨道的摩擦损坏，并且可以降低在维护轨道方面的费用。Rordonez Olivares经过实验证明合理改变合金成分，可以使轮轨材料在增加抗性和抗磨损方面提高性能。

相比国外学者而言，我国学者的研究相对较晚，但我国铁路的探索也不断取得了进步，同时在轮轨磨损方面众多学者也在不断的深入。刘启跃对高速和重载铁路的损伤进行分析，并通过分析结果对重载钢轨和车轮型面给出了不同的要求。王文键研究了PD3和U71Mn两种材料的疲劳裂纹发展规律和速率，结果发现PD3钢轨的强度更好，U71Mn在抑制裂纹的发展能力更好。西南交大的胡杰在车轮和轨道材料表面进行了Co基合金熔覆，发现经过处理的材料在硬度以及耐磨性方面得到提高。西南交大付志凯在对轮轨材料进行激光熔覆Fe基后，发现轮轨全部进行处理能提高硬度和耐磨性。

三、结论

激光熔覆作为表面处理先进技术的一种，能明显改善轮轨材料的综合性能，具有广泛的发展前景。

参考文献：

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基金项目：2019年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“轮轨材料激光熔覆Fe-Ni基合金涂层与磨损性能研究”研究成果（项目编号：2019KY1554）

作者简介：花超（1989-），男，江西抚州人，硕士研究生毕业，柳州铁道职业技术学院教师，主要从事轨道技术方面的研究。