Notícias
01
Comportamento de oxidação de trilhos durante o processo de retificação
2024-12-25
Durante a interação entre abrasivos e trilhos, a deformação plástica dos trilhos gera calor, e o atrito entre abrasivos e materiais de trilhos também gera calor de moagem. A moagem de trilhos de aço é realizada em uma atmosfera natural e, durante o processo de moagem, o material do trilho de aço é inevitavelmente oxidado sob o calor da moagem. Há uma relação estreita entre a oxidação da superfície de trilhos de aço e queimaduras de trilhos. Portanto, é necessário estudar o comportamento de oxidação da superfície do trilho durante o processo de moagem.
Foi relatado que três tipos de pedras de moagem com resistências à compressão foram preparadas, com resistências de 68,90 MPa, 95,2 MPa e 122,7 MPa, respectivamente. De acordo com a ordem de resistência da pedra de moagem, GS-10, GS-12.5 e GS-15 são usados para representar esses três grupos de pedras de moagem. Para as amostras de trilhos de aço moídas por três conjuntos de pedras de moagem GS-10, GS-12.5 e GS-15, elas são representadas respectivamente por RGS-10, RGS-12.5 e RGS-15. Realize testes de moagem sob condições de moagem de 700 N, 600 rpm e 30 segundos. Para obter resultados experimentais mais intuitivos, a pedra de moagem de trilho adota um modo de contato de disco de pino. Analise o comportamento de oxidação da superfície do trilho após a moagem.
A morfologia da superfície do trilho de aço moído foi observada e analisada usando SM e SEM, conforme mostrado na Fig.1. Os resultados de SM da superfície do trilho moído mostram que, à medida que a resistência da pedra de moagem aumenta, a cor da superfície do trilho moído muda de azul e marrom amarelado para a cor original do trilho. O estudo de Lin et al. mostrou que quando a temperatura de moagem está abaixo de 471 ℃, a superfície do trilho aparece com cor normal. Quando a temperatura de moagem está entre 471-600 ℃, o trilho mostra queimaduras amarelo-claras, enquanto quando a temperatura de moagem está entre 600-735 ℃, a superfície do trilho mostra queimaduras azuis. Portanto, com base na mudança de cor da superfície do trilho moído, pode-se inferir que, à medida que a resistência da pedra de moagem diminui, a temperatura de moagem aumenta gradualmente e o grau de queima do trilho aumenta. O EDS foi usado para analisar a composição elementar da superfície do trilho de aço moído e da superfície do fundo de detritos. Os resultados mostraram que com o aumento da resistência da pedra de moagem, o conteúdo do elemento O na superfície do trilho diminuiu, indicando uma redução na ligação de Fe e O na superfície do trilho e uma diminuição no grau de oxidação do trilho, consistente com a tendência de mudança de cor na superfície do trilho. Ao mesmo tempo, o conteúdo do elemento O na superfície inferior dos detritos de moagem também diminui com o aumento da resistência da pedra de moagem. Vale a pena notar que para a superfície do trilho de aço moído pela mesma pedra de moagem e a superfície inferior dos detritos de moagem, o conteúdo do elemento O na superfície do último é maior do que o do primeiro. Durante a formação de detritos, ocorre deformação plástica e calor é gerado devido à compressão de abrasivos; Durante o processo de saída de detritos, a superfície inferior dos detritos esfrega contra a superfície frontal do abrasivo e gera calor. Portanto, o efeito combinado da deformação dos detritos e do calor de atrito leva a um maior grau de oxidação na superfície inferior dos detritos, resultando em um maior conteúdo do elemento O.
(a) Superfície de trilho de aço retificada com pedra de amolar de baixa resistência (RGS-10)
(b) Superfície do trilho de aço retificada com pedra de amolar de média resistência (RGS-12.5)
(c) Superfície de trilho de aço retificado com pedra de amolar de alta resistência (RGS-15)
Fig. 1. Morfologia da superfície, morfologia dos detritos e análise EDS de trilhos de aço após retificação com diferentes intensidades de pedras de retificação
Para investigar melhor os produtos de oxidação na superfície dos trilhos de aço e a variação dos produtos de oxidação com o grau de queima da superfície do trilho, a espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) foi usada para detectar o estado químico dos elementos na camada próxima à superfície dos trilhos de aço moídos. Os resultados são mostrados na Fig.2. Os resultados da análise de espectro total da superfície do trilho após a retificação com diferentes intensidades de pedras de retificação (Fig.2 (a)) mostram que há picos de C1s, O1s e Fe2p na superfície do trilho moído, e a porcentagem de átomos de O diminui com o grau de queima na superfície do trilho, o que é consistente com o padrão dos resultados da análise EDS na superfície do trilho. Devido ao fato de que o XPS detecta os estados elementares próximos à camada superficial (cerca de 5 nm) do material, há certas diferenças nos tipos e conteúdos de elementos detectados pelo espectro total do XPS em comparação com o substrato do trilho de aço. O pico de C1s (284,6 eV) é usado principalmente para calibrar as energias de ligação de outros elementos. O principal produto de oxidação na superfície dos trilhos de aço é o óxido de Fe, então o espectro estreito de Fe2p é analisado em detalhes. A Fig.2 (b) a (d) mostra a análise do espectro estreito de Fe2p na superfície dos trilhos de aço RGS-10, RGS-12.5 e RGS-15, respectivamente. Os resultados indicam que há dois picos de energia de ligação em 710,1 eV e 712,4 eV, atribuídos a Fe2p3/2; Há picos de energia de ligação de Fe2p1/2 em 723,7 eV e 726,1 eV. O pico satélite de Fe2p3/2 está em 718,2 eV. Os dois picos em 710,1 eV e 723,7 eV podem ser atribuídos à energia de ligação de Fe-O em Fe2O3, enquanto os picos em 712,4 eV e 726,1 eV podem ser atribuídos à energia de ligação de Fe-O em FeO. Os resultados indicam que Fe3O4 Fe2O3. Enquanto isso, nenhum pico analítico foi detectado em 706,8 eV, indicando a ausência de Fe elementar na superfície do trilho de aterramento.
(a) Análise de espectro total
(b) RGS-10 (azul)
(c) RGS-12.5 (amarelo claro)
(d) RGS-15 (cor original do trilho de aço)
Fig.2. Análise XPS de superfícies ferroviárias com diferentes graus de queimaduras
As porcentagens de área de pico no espectro estreito de Fe2p mostram que de RGS-10, RGS-12,5 a RGS-15, as porcentagens de área de pico de Fe2+2p3/2 e Fe2+2p1/2 aumentam, enquanto as porcentagens de área de pico de Fe3+2p3/2 e Fe3+2p1/2 diminuem. Isso indica que, à medida que o grau de queima da superfície no trilho diminui, o conteúdo de Fe2+ nos produtos de oxidação da superfície aumenta, enquanto o conteúdo de Fe3+ diminui. Os diferentes componentes dos produtos de oxidação resultam em cores diferentes do trilho moído. Quanto maior o grau de queima da superfície (azul), maior o conteúdo de produtos de Fe2O3 no óxido; Quanto menor o grau de queima da superfície, maior o conteúdo de produtos de FeO.