钢轨轨头裂纹分析

道岔钢轨轨头裂纹缺陷分析

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一、来样情况

材质为YH20的道岔钢钢轨使用一段时间后，在轨头踏面两侧距边缘约5毫米处，分布着两条纵向线状裂缝（图1、2）。

图1、道岔钢轨轨头裂纹整体形貌

图2、道岔钢轨轨头局部裂纹形貌

二、缺陷分析

在裂纹处取横向金相试样，经磨制、抛光、显微镜下观察后发现：裂纹开口较大，其中尾段分叉，尾部尖细并向基体内部延伸；深度约为0.64毫米（图3、4）。缺陷处无大型非金属夹杂物、无高温氧化现象；基体的非金属夹杂物级别为A:0,0.5；B:0，0；C:0，0；D:0.5,1.0，钢质纯净度好。

图3、裂纹整体形貌（12.5×）图4、裂纹中尾段形貌（50×）经4%的硝酸酒精水溶液腐蚀后，显示裂纹旁侧的金相组织为回火屈氏体+面积百分比约3%的回火贝氏体；基体金相组织为回火屈氏体+部分回火贝氏体，其中距表面约5毫米处金相组织中回火贝氏体的面积百分比约为18%。随着与表面距离的增加，基体金相组织中回火贝氏体的面积百分比也相应增加。

裂纹旁侧与基体之间无明显的成分偏析。裂纹旁侧与基体金相组织中回火贝氏体含量的差别缘于其热处理淬火冷速的不同。在裂纹旁侧未发现明显脱碳现象（图5-8）。

图5、裂纹周围的金相组织（100×）图6、裂纹旁侧的金相组织（500×）

回火贝氏体

图7、基体金相组织（100×）图8、基体金相组织（500×）

经饱和苦味酸水溶液腐蚀后，显示该试样的原奥氏体晶粒度为7.0-7.5级（图9）。

图9、试样的原奥氏体晶粒度（100×）

三、分析讨论

1、缺陷处无大型非金属夹杂物，钢质纯净度好。说明该裂纹的产生与非金属夹杂物无

关。

2、缺陷处无高温氧化现象，未发现明显脱碳现象，说明该裂纹非锻造裂纹所致。

3、缺陷形态呈非锯齿状、裂纹处未发现明显氧化现象，说明该裂纹非淬火裂纹所致。

综上所述，该道岔钢轨裂纹是在使用过程中所形成的钢轨轨头滚动接触疲劳裂纹。四、建议

道岔钢轨出厂前应做好表面及端部硬度测试，并根据受损钢轨的宏观统计分析情况来制定相应的热处理制度，通过调整回火来合理搭配强度与韧性。