Im Rahmen dieser Arbeit wurden jeweils repräsentativ für unterschiedliche Beanspruchungshorizonte Eisenbahnradlaufflächen eines U-Bahn-Rades, eines S-Bahn-Rades und eines ICE-Rades aus dem Betrieb im Hinblick auf die Erfassung der beanspruchungsbedingten Werkstoffveränderungen untersucht. Den Untersuchungen der Werkstoffveränderungen auf den Laufflächen wurden die Ergebnisse experimenteller in-situ p-T-Phasenanalysen eines Schienenstahls unter Verwendung von Röntgen-Synchrotronstrahiung vorangestellt, die im Bereich der Ferrit-Austenitphasenumwandlungen durchgeführt wurden. Dies erlaubte, das Auflösungsverhalten der Karbide Fe3C und FeC zu untersuchen. Desweiteren wurden Rollversuche ohne und mit Schlupf (10 %) mit den Werkstoffpartnern Rad- und Schienenstahl durchgeführt und die resultierenden mikrostrukturellen Änderungen analysiert. Anhand der Modellrollversuche konnte gezeigt werden, dass die Beanspruchungen in den oberflächennahen Kontaktzonen so hoch sind, dass das Gefüge rekristallisiert. In dem im Vergleich zum Radstahl weniger festen Schienenstahl geht die Rekristallisation mit einer erneuten plastischen Deformation einher. Die Laufflächen der Eisenbahnräder sind lokal unterschiedlichen Beanspruchungshorizonten ausgesetzt. Dies äußert sich in den Zonen, die hoher Beanspruchung ausgesetzt sind und gleichzeitig geringen Werkstoffabtrag erfahren, besonders deutlich in der Bildung von Martensiten, die sich hinsichtlich ihrer kristallographischen Parameter und ihrer Morphologie unterscheiden. So wurde Reibmartensit mit geschichteter Struktur im Bereich der Hohlkehle (ICE-Rad) und tetragonal verzerrter Martensit in der Mitte der Lauffläche (S-Bahn-Rad) nachgewiesen. Die Tetragonalität dieses fleckenhaft ausgebildeten Martensits nimmt mit zunehmenden Abstand von der Oberfläche aufgrund der thermisch aktivierten Diffusion des Kohlenstoff bis hin zum entspannten kubischen Martensit ab.
Beanspruchungsbedingte Gefügeänderungen von ferritisch-perlitischen Stählen am Beispiel des Rad-Schiene-Kontaktes
Analyses of the wheel-rail contact surface as an example of wear and stress induced microstructural changes of ferritic-perlitic steels
2008
208 Seiten, 161 Bilder, 32 Tabellen, 169 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Modellierung des Rad/Schiene-Kontaktes
Springer Verlag | 2021
|Ueber die Mechanik des Kontaktes zwischen Rad und Schiene
Kraftfahrwesen | 1979
|Auswirkungen des Rad-Schiene-Kontaktes auf Werkstoffwahl und Fahrweggüte
Tema Archiv | 2000
|Auswirkungen des Rad-Schiene-Kontaktes auf Werkstoffwahl und Fahrweggüte
IuD Bahn | 2000
|