不同熱處理條件下U75V重軌鋼的組織及斷裂韌性研究

郭曜琿 ， 岑耀東 ,*， 霍艷玲 ， 馬 瀟 ， 陳 林 ， 趙浩男 ， 王 媛

（1. 內蒙古科技大學 材料與冶金學院，內蒙古 包頭 014010；2. 包頭北方創業有限責任公司，內蒙古 包頭 014010）

0 引言

近年來，隨著我國鐵路運輸量的增加和列車行駛速度的提高，鋼軌的服役環境越來越復雜。重軌鋼受車輪交變載荷的沖擊，軌頭表面會萌生微小裂紋并向縱深擴展，進而發生斷裂。因此，斷裂韌性是判斷鋼軌使用性能的重要指標之一[1-9]。

U75V重軌鋼是典型的珠光體鋼軌，具有優良的強度和耐磨性，應用較廣泛。目前，研究人員大多通過成分設計和熱處理工藝來進一步優化U75V重軌鋼的力學性能。如Cen等[10]研究了在線連續冷卻對U75V鋼軌組織和性能的影響，認為在線連續冷卻熱處理工藝可以顯著提升U75V鋼軌的抗拉強度。Cen等[11]還研究了低溫回火對U75V鋼軌組織與性能的影響，結果顯示，在200℃下保溫6 h后，U75V鋼軌部分片層珠光體組織轉變為粒狀珠光體，屈服強度和沖擊韌性明顯提高。岑耀東等[12]研究了在線余熱淬火對U75V鋼軌組織性能的影響，發現在線余熱淬火可以有效提高U75V鋼軌的強韌性，熱處理后的鋼軌抗拉強度和伸長率分別提高16.6%、20%。陳林等[13]研究了稀土元素Ce對熱軋U75V鋼軌斷裂韌性的影響，發現熱軋U75V鋼軌加入0.0023%（質量分數）的稀土后，-20 ℃時的斷裂韌性KIC平均值提高8.8%；加入0.0056%（質量分數）的稀土后，-20 ℃時的斷裂韌性KIC平均值提高14.3%。但是，目前對熱處理U75V鋼軌性能優于軋態的機理尚不明確，對鋼軌斷裂韌性的研究也較少。

前期已對珠光體重鋼軌的熱處理工藝、疲勞性能進行了系列研究[9-14]，發現適當加大淬火冷速可有效細化珠光體片層間距，大大提高鋼軌的抗拉強度和疲勞性能。……