鋼軌是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾悴考１娝苤撥壉仨毦哂懈邚?qiáng)度和高耐磨性，以及高耐疲勞強(qiáng)度。鋼軌鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.55%-0.75%的高碳鋼，同時(shí)添加合金元素錳、硅、鉬等，以提高其性能。鋼軌金相組織要求全珠光體組織，不允許出現(xiàn)馬氏體和貝氏體等異常組織，異常組織使鋼的韌性和疲勞性能明顯下降，并且引起顯微裂紋產(chǎn)生，很易產(chǎn)生鋼軌爆裂危險(xiǎn)。

對(duì)發(fā)生異常斷裂的鋼軌進(jìn)行了檢驗(yàn)和分析。金相觀察發(fā)現(xiàn)，組織中發(fā)現(xiàn)斷續(xù)分布的數(shù)條寬10微米左右的異常亮帶，異常亮帶白亮區(qū)的組織不是珠光體型組織；其內(nèi)部有針狀或竹葉狀組織特征，呈典型高碳馬氏體形態(tài)特點(diǎn)。馬氏體針發(fā)現(xiàn)有黑白兩種形式，黑針是輕微回火馬氏體，在電子顯微鏡下可看到細(xì)小的析出物。這是由于鋼軌在連續(xù)冷卻中，先形成的馬氏體由于余熱產(chǎn)生輕微回火析出碳化物，在繼續(xù)冷卻中，后形成的馬氏體因溫度低，這種回火析出現(xiàn)象沒有出現(xiàn)，因而腐蝕后，出現(xiàn)黑白兩種馬氏體形貌差別。顯微硬度檢驗(yàn)證實(shí)了異常組織是馬氏體，異常區(qū)的顯微硬度是正常區(qū)的2倍左右。

分析認(rèn)為，鋼軌中形成的馬氏體為高碳片層狀馬氏體，馬氏體在各種組織中（珠光體、貝氏體、馬氏體）是硬度、強(qiáng)度最高而塑性最低的組織，其性能特點(diǎn)是硬且脆，裂紋敏感性大。馬氏體為α鐵中的過飽合間隙固溶體，其微觀晶格畸變引發(fā)很大殘留應(yīng)力，該殘留應(yīng)力是工件出現(xiàn)顯微裂紋的根源。顯微裂紋存在是馬氏體組織中萌生裂紋及擴(kuò)展，導(dǎo)致鋼軌爆裂的主要原因，也是造成鋼軌橫向疲勞斷裂、軌腰處水平斷裂和軌頭縱向裂紋損壞的重要因素。

為了探明斷裂失效鋼軌馬氏體異常組織特點(diǎn)及原因，對(duì)工件開裂部位試樣進(jìn)行了進(jìn)一步理化檢驗(yàn)分析。檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，軌腰斷裂部位存在嚴(yán)重成分偏析，其中含量較高的元素均延遲珠光體相變過程，不利于珠光體組織生成；尤其是Mo含量偏析嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了珠光體轉(zhuǎn)變，正是由于鋼軌軌腰處成分偏析，該處富集Mo、V、Cr、Mn等合金元素，延遲和抑制了珠光體轉(zhuǎn)變，使該處無法發(fā)生珠光體相變，故在冷卻中產(chǎn)生馬氏體類組織。

為了消除馬氏體組織，首先要消除鋼材冶煉中出現(xiàn)的偏析缺陷，這就要求嚴(yán)格冶煉生產(chǎn)工藝和嚴(yán)格控制鋼材質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，防止出現(xiàn)嚴(yán)重偏析或夾雜等缺陷的鋼材流入產(chǎn)品加工工序。

另一方面，對(duì)含馬氏體組織的鋼軌件，采用中頻加熱電源進(jìn)行回火熱處理，消除殘留應(yīng)力，降低和調(diào)整工件硬度，改善工件韌性，以達(dá)到綜合力學(xué)性能優(yōu)良的技術(shù)要求。

經(jīng)性能測(cè)試表明，采用中頻加熱電源回火后的鋼軌的韌性、塑性明顯提高，并保持相當(dāng)高的強(qiáng)度，符合鋼軌技術(shù)條件要求。