中国百年钢轨钢的微观组织

回顾中国百年钢轨钢微观组织的演变,能够了解过去100多年来中国钢轨钢在材料设计、生产技术、应用性能需求等方面的发展历程.通过光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射仪(EBSD)表征中国百年来具有典型时期代表性的8种钢轨钢1904、1911、1953、1955、1994、2013、2018、2021的微观组织,讨论分析它们的微观组织演变规律.结果表明,这8种钢轨钢的基体组织由大量铁素体+珠光体,变化为网状铁素体+珠光体,再变化为全珠光体,这与钢轨钢中碳含量的增加密切相关(质量分数从0.15％增加到0.81％).从1911年至2021年中国生产的钢轨钢的珠光体团平均晶粒尺寸逐渐减小,这使得钢轨钢的硬度、强度均有所提高.另外,对由EBSD分析获得的反极图+晶界分布图进行研究,可以发现这8种钢轨钢微观组织中的小角度晶界比例逐渐增大,晶界取向差分布更集中于小角度区间,降低了对位错滑移的阻碍作用和裂纹形核的概率.在局部取向差(KAM)+晶界分布图中,钢轨钢的珠光体组织比铁素体组织具有更高的KAM值,这表明珠光体组织比铁素体组织存在更高的缺陷密度,在变形过程中产生的应变越大.从施密特因子(SF)+晶界分布图中可以知道,在塑性变形过程中SF值越高,滑移系{110}＜111＞启动的概率越大,容易形成{110}＜111＞织构.