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情况调查

PD3 轨道钢生产中的损伤

王清泰针对攀钢PD3 钢轨钢在大生产初期出现的轨道钢矫段、钢坯断裂及钢坯过烧问题，运用宏观观察和金相方法，分析了材料失效的主要原因。认为是:

(1)轨道钢表面结疤和冷伤缺口以及擦伤产生的淬火马氏体是钢轨钢矫段的主要原因。减少各种表面缺陷和严重冷擦伤，可以有效地减少轨道钢矫段。

(2)钢坯断裂是钢坯经火焰清理产生的淬火马氏体。在后来的钢坯运输过程中所处位置受到过大弯曲拉应力的结果，确保清理温度和避免钢坯受过大拉应力，可减少钢坯断裂。此外，提高钢坯表面质量，减少清理面积，也能减少钢坯断裂的隐患。

(3)钢坯过烧，主要是轧前的加热操作不适当造成。减少PD3 钢坯过烧的方法，是比U71Mn 更严格控制加热温度和在高温下的停留时间。

PD2 轨道钢的损伤

李建萍等 针对PD2 钢轨钢在实际使用过程中出现的损坏开裂情况，对不同炉号、不同服役道路位置的轨道钢进行了宏观和微观的全面检测和分析。发现PD2 轨道钢表面损伤情况主要呈现为多处人字型伤损，两个人字型伤损距离大小约为55 ～150 mm ，单个人字型伤损大约为60 mm ×30 mm×11 mm(长×宽×深)。出现这种损伤的原因是PD2 钢轨钢的最终组织中含有硬度偏低组织———索氏体组织，轨道钢的硬度平均值为HB 311 ，低于GB2585-81 国际规定硬度值HB 390 ，造成了轨道钢材料的抗拉强度σb 性能下降，从而降低了钢轨钢的疲劳极限σ-1 ；另外，轨道钢表面的晶粒变形严重，其晶粒已呈纤维状，造成轨道钢横向力学性能下降，即钢轨钢承受主应力方向力学性能变坏。

轨道钢断裂

2001 年7 月，在黔桂线K9 +595 m 处一轨道钢突然发生横向断裂。该钢轨钢为U71Mn 60 kg/m ，25 m 螺栓孔定尺轨，于1999 年12 月铺设在线路上使用至断裂共服役19 个月，断裂位置距轨端2.82 m 。

邓建辉等采用电子显微镜和光学显微镜对该轨道钢进行了宏、微观检验。结果表明，轨道钢断裂起源于轨底一侧轨脚外伤缺陷处，造成该钢轨钢断裂的原因是轨道钢一侧轨脚的外伤缺陷及其马氏体和莱氏体组织。

轨道钢裂缝

柳州铁路局在进行轨道钢线路焊接打磨时，发现一支U71Mn 60 kg/m 钢轨钢端面轨底脚部位有一严重裂缝缺陷，邓建辉经研究认为，轨道钢中的空洞型裂缝是与轨道钢表面不相通的封闭型缺陷，是铸锭时保护渣卷入钢水中形成的大型夹渣所造成的。由于钢轨钢内部轨底脚边沿属现行超声波探伤盲区，探伤检测难以发现；但这类缺陷危害极大，严重危及行车安全。因此对目前的超声波探伤方法应进行改进，在轨底脚部位设置探头，以避免探伤检测出现漏检。

轨道钢使用后的表层组织与性能

轨道钢投入使用后，在钢轨钢表面和车轮接触部位呈现出肉眼可见的白色，该白色部位在侵蚀剂中不受侵蚀，故称为白层。对白层的形成原因目前还没有定论。一种观点认为白层的形成是高速列车区间由于车轮在轨道钢踏面上打滑而造成的，但在极少发生打滑区段的轨道钢表面同样存在白层。另一研究认为，高速列车区间钢轨钢表面形成白层，其组织为纳米结构等。

赵秀娟等通过对使用后的U74 轨道钢表面形成的白层组织进行分析表明，运行约3 年的轨道钢，由表面至心部显微组织变化为:层为白层(约40～ 70 μm)；第二层为珠光体变形层(约65 ～ 90μm)；第三层为珠光体未变形硬化层(约130 μm)；白层显微硬度在距表面40 μm 处，硬度约达800 HV ，比心部硬度高2 倍多。通过X 射线衍射、透射电镜形貌和选区电子衍射分析，确认白层的组织为过饱和碳的单相的α-Fe 、晶粒显著细化，有纳米级晶粒形成，约40 nm(衍射花样为球状)。

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