Leave Your Message
Oxidační chování kolejnic při procesu broušení

Zprávy

Oxidační chování kolejnic při procesu broušení

2024-12-25
Během interakce mezi brusivem a kolejnicemi plastická deformace kolejnic vytváří teplo a tření mezi brusivem a materiály kolejnic také vytváří teplo při broušení. Broušení ocelových kolejnic se provádí v přirozené atmosféře a během procesu broušení dochází nevyhnutelně k oxidaci materiálu ocelové kolejnice teplem broušení. Existuje úzký vztah mezi povrchovou oxidací ocelových kolejnic a spálením kolejnic. Proto je nutné studovat oxidační chování povrchu kolejnice během procesu broušení.

Uvádí se, že byly připraveny tři typy mlecích kamenů s pevností v tlaku, s pevností 68,90 MPa, 95,2 MPa a 122,7 MPa. Podle pořadí síly brusných kamenů se k reprezentaci těchto tří skupin brusných kamenů používají GS-10, GS-12,5 a GS-15. U vzorků ocelových kolejnic broušených třemi sadami brusných kamenů GS-10, GS-12.5 a GS-15 jsou reprezentovány RGS-10, RGS-12.5 a RGS-15. Proveďte testy broušení za podmínek broušení 700 N, 600 ot./min a 30 sekund. Aby bylo možné získat intuitivnější experimentální výsledky, používá brusný kámen kolejnic režim kontaktu s kolíkovým kotoučem. Analyzujte oxidační chování povrchu kolejnice po broušení.

Morfologie povrchu broušené ocelové kolejnice byla pozorována a analyzována pomocí SM a SEM, jak je znázorněno na Obr. Výsledky SM povrchu broušené kolejnice ukazují, že s rostoucí silou brusného kamene se barva povrchu broušené kolejnice mění z modré a žlutohnědé na původní barvu kolejnice. Studie Lin et al. ukázal, že když je teplota broušení nižší než 471 ℃, povrch kolejnice má normální barvu. Když je teplota broušení mezi 471-600 ℃, kolejnice vykazuje světle žluté popáleniny, zatímco když je teplota broušení mezi 600-735 ℃, povrch kolejnice vykazuje modré popáleniny. Na základě barevné změny povrchu broušené kolejnice lze tedy usuzovat, že s klesající pevností brusného kamene se postupně zvyšuje teplota broušení a zvyšuje se stupeň propálení kolejnice. EDS byl použit k analýze elementárního složení povrchu broušené ocelové kolejnice a spodního povrchu trosek. Výsledky ukázaly, že s nárůstem pevnosti brusného kamene se obsah prvku O na povrchu kolejnice snižoval, což ukazuje na snížení vazby Fe a O na povrchu kolejnice a snížení stupně oxidace. kolejnice, v souladu s trendem změny barvy na povrchu kolejnice. Současně s nárůstem pevnosti brusného kamene klesá i obsah O-prvku na spodním povrchu brusných úlomků. Stojí za zmínku, že pro povrch ocelové kolejnice broušené stejným brusným kamenem a spodní povrch brusné drti je obsah O prvku na povrchu druhého vyšší než u prvního. Při tvorbě úlomků dochází k plastické deformaci a vzniká teplo v důsledku stlačení abraziv; Během procesu odtékání úlomků se spodní povrch úlomků tře o přední koncový povrch abraziva a vytváří teplo. Proto kombinovaný účinek deformace úlomků a třecího tepla vede k vyššímu stupni oxidace na spodním povrchu úlomků, což má za následek vyšší obsah O prvku.
Oxidační chování kolejnic du1

(a) Nízkopevnostní brusný kámen broušený ocelový povrch kolejnice (RGS-10)

Oxidační chování kolejnic du2

(b) Povrch ocelové kolejnice broušený středně pevným brusným kamenem (RGS-12.5)

Oxidační chování kolejnic du3

(c) Vysoce pevný brusný kámen broušený ocelový povrch kolejnice (RGS-15)
Obr. 1. Morfologie povrchu, morfologie úlomků a EDS analýza ocelových kolejnic po broušení různými intenzitami brusných kamenů Obr.
Za účelem dalšího zkoumání oxidačních produktů na povrchu ocelových kolejnic a změn oxidačních produktů se stupněm spálení povrchu kolejnice byla k detekci chemického stavu prvků v blízké povrchové vrstvě použita rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS). broušených ocelových kolejnic. Výsledky jsou uvedeny na obr.2. Výsledky úplné spektrální analýzy povrchu kolejnice po broušení různými intenzitami brusných kamenů (obr. 2 (a)) ukazují, že na povrchu broušené kolejnice jsou píky C1s, O1s a Fe2p a procento atomů O klesá s stupeň popálení na povrchu kolejnice, který je v souladu se vzorem výsledků analýzy EDS na povrchu kolejnice. Vzhledem k tomu, že XPS detekuje stavy prvků v blízkosti povrchové vrstvy (asi 5 nm) materiálu, existují určité rozdíly v typech a obsahech prvků detekovaných plným spektrem XPS ve srovnání se substrátem ocelové kolejnice. Vrchol C1s (284,6 eV) se používá hlavně ke kalibraci vazebných energií jiných prvků. Hlavním oxidačním produktem na povrchu ocelových kolejnic je oxid Fe, proto je podrobně analyzováno úzké spektrum Fe2p. Obr. 2 (b) až (d) ukazují úzkospektrální analýzu Fe2p na povrchu ocelových kolejnic RGS-10, RGS-12.5 a RGS-15. Výsledky ukazují, že existují dva vrcholy vazebné energie při 710,1 eV a 712,4 eV, přisuzované Fe2p3/2; Existují vrcholy vazebné energie Fe2p1/2 při 723,7 eV a 726,1 eV. Satelitní vrchol Fe2p3/2 je na 718,2 eV. Dva píky při 710,1 eV a 723,7 eV lze připsat vazebné energii Fe-O ve Fe2O3, zatímco píky při 712,4 eV a 726,1 eV lze připsat vazebné energii Fe-O ve FeO. Výsledky ukazují, že Fe3O4 Fe2O3. Mezitím nebyl detekován žádný analytický pík při 706,8 eV, což ukazuje na nepřítomnost elementárního Fe na povrchu pozemní kolejnice.
Oxidační chování kolejnic du4
(a) Analýza celého spektra
Oxidační chování kolejnic du5
(b) RGS-10 (modrá)
Oxidační chování kolejnic du6
(c) RGS-12.5 (světle žlutá)
Oxidační chování kolejnic du7
(d) RGS-15 (původní barva ocelové kolejnice)

Obr.2. XPS analýza povrchů kolejnic s různým stupněm propálení

Procenta plochy píku v úzkém spektru Fe2p ukazují, že od RGS-10, RGS-12,5 až RGS-15 se procenta plochy píku Fe2+2p3/2 a Fe2+2p1/2 zvyšují, zatímco procenta plochy píku Fe3+ 2p3/2 a Fe3+2p1/2 pokles. To ukazuje, že jak se stupeň povrchového spálení na kolejnici snižuje, zvyšuje se obsah Fe2+ v produktech povrchové oxidace, zatímco obsah Fe3+ klesá. Různé složky oxidačních produktů mají za následek různé barvy zemnící kolejnice. Čím vyšší je stupeň povrchového spálení (modrá), tím vyšší je obsah produktů Fe2O3 v oxidu; Čím nižší je stupeň povrchového hoření, tím vyšší je obsah produktů FeO.