損傷性質(zhì)車(chē)輪是貨車(chē)的重要走行部件，在使用中其受力狀態(tài)復(fù)雜、服役條件惡劣及其材質(zhì)或制造上的缺陷等會(huì)產(chǎn)生各種損傷，而且多發(fā)生在車(chē)輪的踏面，最常見(jiàn)的為踏面剝離。在運(yùn)用中車(chē)輪踏面整個(gè)圓周或局部出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀裂紋、龜紋狀裂紋或?qū)訝罱饘賱兟洌瑥拈L(zhǎng)期研究和機(jī)理分析來(lái)看，車(chē)輪剝離主要分為制動(dòng)剝離、接觸疲勞剝離、擦傷剝離這三種，從材料失效機(jī)理上主要可以歸結(jié)為兩類：一類是由交變接觸應(yīng)力引起的接觸疲勞損傷，另一類是由摩擦熱循環(huán)引起的熱疲勞損傷。

        制動(dòng)剝離是由于在不合適的制動(dòng)條件下，閘瓦與車(chē)輪接觸部位產(chǎn)生高熱導(dǎo)致車(chē)輪表面金屬相變等，踏面制動(dòng)時(shí)，輪瓦接觸部位的摩擦產(chǎn)生高熱使踏面局部瞬時(shí)加熱到相變點(diǎn)溫度以上，隨后冷卻時(shí)形成所謂熱機(jī)械作用的馬氏體白層，脆硬的馬氏體白層在輪軌接觸應(yīng)力、熱應(yīng)力和組織應(yīng)力作用下極易碎裂和薄片狀脫落，在隨后輪軌接觸應(yīng)力作用下，將發(fā)展成為大面積剝落掉塊。車(chē)輪踏面制動(dòng)剝離前所產(chǎn)生的熱裂紋起源于熱影響層的馬氏體白層處。由制動(dòng)產(chǎn)生的熱影響層和熱應(yīng)力是指踏面局部金屬受制動(dòng)摩擦熱作用，引起金相組織和殘余應(yīng)力狀態(tài)變化的物理現(xiàn)象。熱影響層的深度取決于最惡劣的一次制動(dòng)熱輸入的影響，在相同的制動(dòng)熱影響作用下，熱影響層的厚度和熱應(yīng)力只取決于摩擦熱溫度及其持續(xù)時(shí)間和溫度梯度。鋼的化學(xué)成份只影響熱影響層處馬氏體轉(zhuǎn)變的厚度和硬度，不同硬度和厚度的馬氏體轉(zhuǎn)變層，在輪軌接觸應(yīng)力和熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋的傾向無(wú)明顯差別。馬氏體白層硬度很高，是萌生裂紋的主要原因，裂紋的擴(kuò)展速率和擴(kuò)展方向與車(chē)輪、輪箍的殘余應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。

        輪輞經(jīng)熱處理后沿輪輞圓周方向?qū)a(chǎn)生壓縮應(yīng)力，周向殘余壓應(yīng)力可以減緩或抑制踏面上疲勞裂紋沿徑向擴(kuò)展。因此，當(dāng)車(chē)輪踏面出現(xiàn)較淺的熱影響層時(shí)，輪輞仍為殘余壓應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生于馬氏體白層處的裂紋的擴(kuò)展主要受輪軌接觸應(yīng)力控制，疲勞裂紋擴(kuò)展方向逐漸傾斜和轉(zhuǎn)向到平行于踏面，導(dǎo)致形成剝離掉塊損傷。

       接觸疲勞剝離是由于輪軌接觸應(yīng)力累積應(yīng)變所致，通常與車(chē)輪硬度、強(qiáng)度有關(guān)，車(chē)輪鋼的接觸疲勞抗力主要取決于鋼的強(qiáng)度和夾雜物的含量和大小。GB8601－88車(chē)輪標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了普碳車(chē)輪踏面下30mm處的抗拉強(qiáng)度為910～1155N/mm2。實(shí)物車(chē)輪踏面接觸應(yīng)力作用部位的抗拉強(qiáng)度一般約為1000N/mm2，輪箍的抗拉強(qiáng)度略高一些，屈服強(qiáng)度sS約為600N/mm2，其剪切應(yīng)力屈服強(qiáng)度tS約為sS的0.7倍，此時(shí)的t45MAX是位于踏面下3～4毫米部位處。但如列車(chē)在小半徑曲線上行使時(shí)，則t45MAX將可能大于鋼的tS，并且位于踏面表面，即三向載荷作用下的剪切應(yīng)力超過(guò)了鋼的剪切屈服強(qiáng)度，將使車(chē)輪踏面表層金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形，致使珠光體層片碎裂而形成微孔洞，并由此萌生疲勞裂紋，疲勞裂紋源位于踏面表層并呈多源特征，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)達(dá)到一定周期后，則裂紋沿與踏面成一傾角（約45°）向輪輞內(nèi)部擴(kuò)展，最終會(huì)在踏面發(fā)展成疲勞掉塊形成剝離。

      擦傷剝離是由于車(chē)輪與鋼軌之間出現(xiàn)局部摩擦或滑動(dòng)摩擦，摩擦高熱導(dǎo)致車(chē)輪表面金屬相變，出現(xiàn)硬而脆的馬氏體，并在隨后輪軌接觸作用力下該部位剝落，運(yùn)行中的車(chē)輪，當(dāng)緊急制動(dòng)或制動(dòng)力過(guò)大時(shí)，都將會(huì)產(chǎn)生抱閘，由于列車(chē)仍具有一定的慣性力向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)慣性力大于輪軌粘著力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)輪軌滑行或蠕滑現(xiàn)象，因而產(chǎn)生不同程度的摩擦熱，這種摩擦熱的溫度很高，極易達(dá)到相變點(diǎn)以上，即高溫奧氏體相，在迅速冷卻時(shí)，硬而脆的馬氏體便形成，這種熱損傷現(xiàn)象為擦傷。隨著車(chē)輪的滾動(dòng)運(yùn)行，馬氏體部位極易碎裂、脫落，由擦傷而引起的剝離便形成，即局部擦傷剝離。

        文章由自鐵路輪轂探傷設(shè)備 （http://www.www.dyfeiya.cn/)  整理。