某高速铁路钢轨断裂失效分析

作者：王婷; 李文竹; 杨静; 周敬; 欧阳鑫

来源：机械制造文摘(焊接分册), 2020, (06): 23-34.

• 断裂
• 夹杂
• 沿晶

某高速铁路采用U71MnG热轧钢轨,在常规质量检查时发现钢轨断裂。文中运用金相显微镜及扫描电子显微镜等手段对钢轨断口的宏微观形貌、断裂处材料的显微组织和夹杂物成分进行了观察和分析,从无缝焊接等工艺角度查找钢轨断裂失效的原因。结果表明,钢轨采用闪光焊对接工艺过程中,由于顶锻距离和顶锻力控制不当,使焊接末期产生的SiO2-MnO硅酸盐夹杂及孔洞未被挤出而留在焊缝中形成裂纹萌生的核心,未被挤出的液态金属释放热量降低了焊缝及热影响区的冷却速度,导致焊缝周围先析铁素体以网状形式大量析出,网状铁素体降低了材料的强韧性,成为裂纹快速扩展的通道。钢轨在使用中受到来自列车行驶过程中所施加的交变应力和自身重力作用下,容易在焊缝中形状不规则的硅酸盐夹杂物尖端和孔洞造成应力集中,诱发微裂纹的产生。在交变应力持续作用下,微裂纹在晶界遭受弱化且强韧性降低的焊缝中进行沿晶快速扩展,最终导致钢轨发生断裂。