尹鸿祥，吴 毅，张关震，李 翔，张澎湃，张 弘，李文博

（中国铁道科学研究院集团有限公司 金属及化学研究所，北京100081）

车轴是高速动车组的关键部件，车轴断裂极有可能造成动车组脱轨，导致灾难性的后果。根据欧洲铁路公司（ERA）的铁路安全性能报告的统计，平均约每5 000 万km 运营里程发生1 次断轴事故。断轴事故调查分析表明，高周疲劳是车轴的主要失效模式［1］，尤其是车轴的低温服役安全问题更是现阶段高铁车轴关注的重点。

本文在前期研究的基础上，进行低温环境下EA4T 车轴钢疲劳性能试验，旨在揭示高铁车轴钢在低温环境下的疲劳损伤机理，为高铁车轴低温超长寿命预测和可靠性分析提供科学和试验依据。

1 试验材料和方法

车轴在服役过程中主要承受旋转弯曲载荷作用。因此采用旋转弯曲疲劳试验方法，试验设备为四连式悬臂梁型旋转弯曲疲劳试验机。试验用疲劳小试样取自动车组新造EA4T车轴轴身表面10 mm处，试样化学成分的质量分数见表1，试样尺寸如图1所示。

表1 EA4T车轴钢化学成分的质量分数

图1 车轴旋转弯曲疲劳试样（单位：mm）

采用升降法确定疲劳极限：取第1 个应力σ1≈0.5σb，其中σb为疲劳强度。如果材料疲劳循环至107周次仍未断裂，那么停止试验，增加应力幅继续进行试验；如果材料寿命低于107周次，再降低应力幅进行疲劳试验。较高应力水平按成组试验法进行试验：在确定材料疲劳极限后，应力依次向上递增进行疲劳试验，直至材料疲劳寿命低于104周次。……