Abstract Wear and contact fatigue are the main problems that reduce the durability of the rail and wheels. Pearlitic and bainitic microstructures have been studied over the years to obtain steel with higher mechanical properties, minimizing the wear and fatigue defects. However, the studies have not yet consistently confirmed whether bainite is a better alternative than pearlite to reduce the wear and contact fatigue. Therefore, in this paper, the twin-disc test evaluated, under dry conditions, the wear resistance and rolling contact fatigue (RCF) of bainitic and pearlitic microstructures obtained from forged microalloyed railway wheel steel. The samples were isothermally treated in furnace at 350 and 600 °C, respectively, and the tests had controlled load and slip conditions. Thus, the bainitic microstructure presented lower mass loss than the pearlitic one, having higher hardness and greater capacity to absorb plastic deformation in volume. Also, it took the delamination process longer to develop in the bainitic microstructure, and the cracks were closer to the surface than in the pearlitic microstructure. After the wear test, the magnetic Barkhausen noise (MBN) analysis indicated higher levels of stress in the bainitic microstructure surface than in the pearlitic one. These findings suggest that the high concentration of plastic deformation closer to the surface prevented crack nucleation and propagation to greater depths. Thus, this study supports the suggestion that the bainitic microstructure may be a better alternative than pearlitic microstructure concerning railway wheel production.

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微合金化铁路车轮钢贝氏体和珠光体组织的磨损行为

摘要 磨损和接触疲劳是降低钢轨和车轮耐久性的主要问题。多年来，人们一直在研究珠光体和贝氏体微观结构，以获得具有更高机械性能的钢，从而最大限度地减少磨损和疲劳缺陷。然而，研究尚未一致证实贝氏体是否是比珠光体更好的替代品，以减少磨损和接触疲劳。因此，在本文中，双盘试验评估了在干燥条件下由锻造微合金化铁路车轮钢获得的贝氏体和珠光体组织的耐磨性和滚动接触疲劳 (RCF)。样品分别在 350 和 600 °C 的炉中进行等温处理，测试具有受控的载荷和滑移条件。因此，贝氏体显微组织的质量损失比珠光体显微组织低，具有更高的硬度和更大的吸收体积塑性变形的能力。此外，贝氏体组织中的分层过程需要更长的时间，并且裂纹比珠光体组织中的裂纹更靠近表面。磨损试验后，磁性巴克豪森噪声 (MBN) 分析表明贝氏体组织表面的应力水平高于珠光体组织表面。这些发现表明，靠近表面的高浓度塑性变形阻止了裂纹的成核和向更深的扩展。因此，这项研究支持了贝氏体显微组织可能是铁路车轮生产中比珠光体显微组织更好的替代方案。具有更高的硬度和更大的吸收体积塑性变形的能力。此外，贝氏体组织中的分层过程需要更长的时间，并且裂纹比珠光体组织中的裂纹更靠近表面。磨损试验后，磁性巴克豪森噪声 (MBN) 分析表明贝氏体组织表面的应力水平高于珠光体组织表面。这些发现表明，靠近表面的高浓度塑性变形阻止了裂纹的成核和向更深的扩展。因此，这项研究支持了贝氏体显微组织可能是铁路车轮生产中比珠光体显微组织更好的替代方案。具有更高的硬度和更大的吸收体积塑性变形的能力。此外，贝氏体组织中的分层过程需要更长的时间，并且裂纹比珠光体组织中的裂纹更靠近表面。磨损试验后，磁性巴克豪森噪声 (MBN) 分析表明贝氏体组织表面的应力水平高于珠光体组织表面。这些发现表明，靠近表面的高浓度塑性变形阻止了裂纹的成核和向更深的扩展。因此，这项研究支持了贝氏体显微组织可能是铁路车轮生产中比珠光体显微组织更好的替代方案。贝氏体组织中的分层过程需要更长的时间，并且裂纹比珠光体组织中的裂纹更靠近表面。磨损试验后，磁性巴克豪森噪声 (MBN) 分析表明贝氏体组织表面的应力水平高于珠光体组织表面。这些发现表明，靠近表面的高浓度塑性变形阻止了裂纹的成核和向更深的扩展。因此，这项研究支持了贝氏体显微组织可能是铁路车轮生产中比珠光体显微组织更好的替代方案。贝氏体组织中的分层过程需要更长的时间，并且裂纹比珠光体组织中的裂纹更靠近表面。磨损试验后，磁性巴克豪森噪声 (MBN) 分析表明贝氏体组织表面的应力水平高于珠光体组织表面。这些发现表明，靠近表面的高浓度塑性变形阻止了裂纹的成核和向更深的扩展。因此，这项研究支持了贝氏体显微组织可能是铁路车轮生产中比珠光体显微组织更好的替代方案。磁性巴克豪森噪声 (MBN) 分析表明贝氏体组织表面的应力水平高于珠光体组织表面。这些发现表明，靠近表面的高浓度塑性变形阻止了裂纹的成核和向更深的扩展。因此，这项研究支持了贝氏体显微组织可能是铁路车轮生产中比珠光体显微组织更好的替代方案。磁性巴克豪森噪声 (MBN) 分析表明贝氏体组织表面的应力水平高于珠光体组织表面。这些发现表明，靠近表面的高浓度塑性变形阻止了裂纹的成核和向更深的扩展。因此，这项研究支持了贝氏体显微组织可能是铁路车轮生产中比珠光体显微组织更好的替代方案。