吕晶 杨其全 许鑫 张倩 曹欣旺 冯博宇

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

PG4 在线热处理钢轨综合使用性能良好，具有高强度、高硬度、高耐磨性以及良好的韧性，适合在重载铁路上使用［1-2］。然而此类钢轨在使用过程中也暴露出了轨底易锈蚀的问题，并由锈蚀坑向内发展为疲劳源，甚至导致钢轨脆断［3-4］。国内一重载铁路直线段在一个月内发生了2 起PG4（钢牌号U78CrV）在线热处理钢轨折断事故，其断裂形态基本一致，裂纹均起源于轨底并向轨头方向横向扩展，扩展至接近轨头下颚部位时转向沿钢轨纵向扩展最终断裂。

通常因钢轨轨底腐蚀坑萌生疲劳裂纹而导致钢轨的断裂均为钢轨横向断裂［5-6］，而针对钢轨从轨底起裂横向转纵向扩展断裂的研究很少。钢轨生产厂在2013 年对PG4 钢轨进行了成分调整，调整成分前PG4钢轨因轨底锈蚀坑引起的断裂均为横向脆性断裂，未发现斜裂或横向转纵向扩展断裂的情况。为调查PG4钢轨的断裂原因，减少安全隐患，抽取其中1件断裂钢轨进行检验分析。该钢轨于2015 年铺设，位于直线段，为调整成分后的75 kg∕m U78CrV 在线热处理钢轨，伤损处为无缝线路，累计通过总质量为18.94亿t。

1 宏观及微观形貌

1.1 断口宏观形貌

图1 为伤损钢轨的宏观形貌。可以看出，钢轨起始断裂位置位于轨下橡胶垫板位置，轨底表面锈蚀痕迹明显，存在多处肉眼可见的锈蚀坑。

图1 断裂PG4钢轨宏观形貌

伤损钢轨断口的宏观形貌见图2 和图3。可以看出：钢轨裂纹源位于轨底下表面距非工作边轨底角约60 mm 的锈蚀坑位置，从锈蚀坑位置呈放射状向上扩展；……