钢轨闪光焊教材
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钢轨焊接理论培训班讲义(移动闪光焊部分)铁科院金化所北京市海淀区大柳树路2号主要内容梗概第一章:基础知识1.1:金属的力学性能1.2:钢轨的基本知识第二章:钢轨焊接理论2.1:钢轨焊接方法2.2:闪光焊接的基本概念和基本理论第三章:钢轨闪光焊接设备第四章:钢轨闪光焊接工艺和技术规程第五章:钢轨闪光焊接缺陷及预防第六章:钢轨焊接接头打磨第七章:钢轨焊接标准第八章:高速铁路钢轨焊接质量控制附录1:百米定尺钢轨吊运,存放规定(暂行)附录2:钢轨焊接接头标识规则前言钢轨焊接质量关系到铁路和车安全铁路提速和客运专线建设对钢轨焊接质量提出了更高的要求<<中长期铁路网规划>>描给了2020年以前铁路发展的宏伟蓝图,未来几年是中国铁路大规模建设的关键阶段我国钢轨焊接作业人员的素质急待提高第一章基础知识1.1 金属的力学性能金属力学性能:定义:金属材料在一定的温度条件和外力作用下.抵抗变形和断裂的能力.主要包括:强度、塑性、硬度和韧性。
1.1.1强度定义：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
MPA=N/MM2 常用强度指标主要有：抗拉强度屈服强度1.1.2塑性：定义：金属材料在外力作用下产生永久变形的能力常用的塑性批标主要有：伸长率5和断面收缩率标距长度等于试样直径的5倍通常倍时的延伸率为同一材料的不能直接比较钢轨焊接中用拉伸试验抗拉伸试验试件及断口照片1.1.3硬度定义：衡量金属材料软硬程度的一种性能通常用压入硬度法。
常用硬度指标：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
（1）布氏硬度：以一定直径、一定载荷P压入表面，保持一定时间，测量压痕直径D，求出压痕面积F（P/F=HB）表示方法：HBS（压头为卒火钢球，适用于布氏硬度值小于450的材料）HBW(压头为硬质全金，适用于布氏硬度450-650的材料。
例如：150HBS10/1000/30:表示用100MM淬火钢球，在9.81KN（1000KGF）载荷作用下，保持30秒。
(第2册)钢轨闪光焊接(杨来顺)
4.4.3热处理参数应通过型式试验确定。
4.5焊后矫直
4.5.1焊后矫直应在焊接接头热处理后进行，可在热态或冷态下进行矫直。焊接接头热态矫直应留有上拱量。焊接接头冷态矫直温度应低于50℃，不宜多次反复矫直，矫后1m长度宜有0.3mm～0.5mm的上拱量。
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5.3疲劳检验
钢轨焊接接头采用脉动弯曲疲劳试验。试件跨距1 m，最大载荷470 KN，最小载荷与最大载荷的比值（载荷比）为0.2，经过2×106次疲劳载荷循环不应折断。
5.4落锤检验
落锤高度3.1m，焊接接头应经受锤击二次不折断；也可采用落锤高度5.2 m，焊接接头应经受一次锤击不折断。落锤高度是从锤头底面到钢轨试件轨顶面的垂直距离。
4.3焊接
4.3.1气温低于10 ℃寒冷环境焊轨时，距轨端50cm范围的钢轨焊前应加热升温35 ℃～50 ℃。
4.3.2焊前轨端1m长度范围应干燥、清洁无污物。钢轨端面以及与焊机电极的接触面，焊接前应除锈打磨。电极夹持轨腰时，应同时打磨掉热轧凸起标志。打磨表面呈现金属光泽，与电极接触面积不少于接触面的80%，对母材的打磨深度不超过0.2 mm。
4.6.2线上焊长轨条应松开拉伸段全部扣件；并在轨底支垫滚筒。应松开焊轨车下面轨枕上的扣件，长度不少于10m。自载提升千斤将焊轨车的车轮顶起脱离轨道。
4.6.3移动式闪光焊焊轨机的顶锻力应不小于600 KN；顶锻速度应不小于20 mm/s；顶锻和锻压时间可调整。
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5.1力学性能
5.1.1钢轨焊接接头力学性能相对于母材力学性能见表1，母材性能按100%计。
6.1.3静弯试件五根一组，其中轨头受压四根，轨头受拉一根，不计入断裂在焊接接头外钢轨母材位置的试件。试件宜加载直至断裂。应记录断裂载荷和挠度、检查断口。
钢轨闪光焊接施工作业指导书
轨道工程现场移动式闪光焊接施工作业指导书2011年x月xx日发布2011年x月xx日实施中铁一局集团新运工程有限公司现场移动式闪光焊接施工作业指导书1、适用范围适用于新（改、扩）建铁路现场移动式闪光焊接。
2、作业准备内业技术准备根据设计文件的要求和开通速度的标准，核实施工技术标准。
同时对施工设计图纸进行会审，了解设计意图。
澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
施工人员开工前应通过安全、技术培训考核，特殊工种持证上岗，各种施工机具在开工前全部进场确保状态良好。
外业技术准备在正式焊接前，按照《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》（TB/）的要求完成钢轨焊接接头的型式试验。
确定焊接参数，制定焊机操作规程。
生产检验应符合《钢轨焊接第2部分:闪光焊接》（TB/）相关规定，检验合格后方可继续生产。
3、技术要求按照《钢轨焊接第一部分：通用技术条件》（TB/）、《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》（TB/）的有关规定要求施工作业。
单元焊头距离梁缝和桥台边墙的距离符合设计图纸要求，设计图纸无要求的，其距离大于2m。
气温低于0C时不宜进行工地钢轨焊接。
刮风、下雨天气焊接时，应采取防风、防雨措施。
施工环境温度低于10 C时，焊前应用火焰预热轨端长度范围，预热温度应均匀，钢轨表面预热升温为35 C -50 C,焊后应采取保温措施。
单元轨节左右股钢轨的焊接接头宜相对，相错量不应大于100mm 。
其他相关要求：执行《铁路轨道工程施工质量验收标准》(TB10415-2003 )、《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》 ( TB 1 0754-20 1 0)及设计文件相关要求。
4、施工程序及工艺流程施工程序施工准备-轨端打磨-焊机对位-焊接-正火-打磨-探伤- 收尾。
施工工艺流程见下页现场移动式闪光焊接工艺流程图。
5、施工要求施工准备焊接设备检查在进行钢轨焊接前，应先对焊轨机及配套设备进行检查。
轨端除锈轨端除锈是对待焊钢轨端面和距离端面500mm 范围内轨腰两侧表面除锈，使其露出80%以上的金属光泽。
钢轨移动闪光焊接施工作业指导书
渝黔铁路2标段铺架工程编号：YQZQ-2-PJ-002钢轨移动闪光焊接施工作业指导书单位：中铁十八局集团有限公司渝黔铁路土建2标项目经理部四分部编制：审核：批准：2017年4月20日发布 2017年4月21日实施目录1.适用范围 (1)2.作业准备 (1)3.技术要求 (2)4.施工程序与工艺流程 (3)5.施工要求 (4)6.劳动组织 (18)7.材料要求 (18)8.机具配置 (19)9.质量控制及检验方法 (19)10.安全及环保要求 (24)钢轨移动闪光焊接施工作业指导书1.适用范围本指导书适用于渝黔土建2标范围内的移动闪光焊接施工作业。
2.作业准备2.1 内业技术准备开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范及技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗培训，某些特殊工作必须持证上岗。
2.2 外业技术准备根据钢轨焊接标准TB／T1632.1-2005规定，施工单位现场配置的每套移动闪光焊设备均应通过对应的钢轨生产厂及钢轨牌号的型式检验，提交型检确定的各项工艺参数后才可以进行施工。
我单位购置中国宏展牌LR1200移动焊机1台已经具备进场条件，待设备进场后立即进行型式试验。
2.2.1人员培训焊接操作人员或管理人员应当进行表1 要求的外部培训，其它焊轨作业人员还应接受表2要求的培训。
表2 要求的培训由施工单位组织进行。
表1 ：移动式钢轨闪光焊人员外部培训要求表2：焊接操作人员的内部培训要求2.2.2生产检验计划型式检验之后，应按照标准要求和本单位施工情况，进行生产检验。
生产检验项目及数量如下：表3：生产检验项目及数量3.技术要求线路在更换完500m长轨条铺碴整道完毕后进行单元轨焊接，单元轨节焊接完毕大机养道并用动力车稳定道床，整道后要求实测单根轨枕道床，横向阻力不小于7.5KN，放散应力在设计锁定轨温范围内锁定无缝线路。
闪光焊作业指导书课件资料
哈大客运专线无砟轨道闪光焊作业指导书审批表中铁二局哈大项目部新运工程大队新建哈尔滨至大连铁路客运专线TJ-1标闪光焊施工作业指导书单位：中铁二局哈大铁路客运专线项目经理部新运公司工程大队编制：审核：批准：2010年7月26日发布 2010年8月10日实施1、工程概况1.1线路走向及车站布置新建哈大铁路客运专线与既有哈大线并行，连接哈尔滨、长春、沈阳、鞍山、大连等主要城市。
沈大段位于辽宁省大连、营口、鞍山、辽阳、沈阳等五个市境内，正线全长376.907km。
长轨铺设至沈阳北，里程为DK404+200。
本标段新建中间站7个，分别为新普兰店站、新瓦房站、新鲅鱼圈站、新盖州站、新营口站、新海城站、新鞍山站，另外改建辽阳站，新建下夹河线路所。
1.2主要工程数量正线铺轨786.542km，其中无碴轨道744.626km，有碴轨道41.916km，站线铺轨61.087km。
焊头数量：正线有2900个焊头，站线有278个焊头。
具体数量见附表11.3应力放散锁定施工目的应力放散和锁定是将已达到初期稳定状态的线路，重新松开扣件、起升钢轨、垫上滚筒使钢轨处于自由伸缩状态或自由伸缩后再强制拉伸，放散掉钢轨内的附加应力和温度力，在钢轨处于设计锁定轨温时的“零”应力状态下，将线路锁定、焊接完成无缝线路的过程。
进行应力放散作业是为了达到在冬季气温很低钢轨内部产生的拉应力不会把钢轨拉伤拉断和夏季气温很高时钢轨内部产生的压应力不会导致胀轨跑道现象。
1.4区间线路长轨应力放散及工地闪光焊接施工方法、方案500m厂焊长钢轨经WZ500型无碴轨道铺轨机组一次性铺设完成一个区间（下行线或上行线）后，两台工地闪光焊机分别编为两组列车该进入区间进行区间线路长轨应力放散及工地闪光焊接，前一台闪光焊机列车先将500m厂焊长钢焊接成单元轨节（2公里），两单元轨节用临时接头连接，扣件按隔5上1以满足通车条件。
工地闪光焊接方法：第一个2公里单元轨节应力放散锁定后，拆卸第二个2公里单元轨节和第一个单元轨节靠近焊接端的10米的线路扣件，在第二个2公里单元轨节后端安设拉伸器，单元轨节中部均匀布置3台撞轨器撞击，轨节前端利用焊机液压系统保压牵引，通过反复的顶推、撞击、牵引使待焊钢轨端面间隔保持0～3mm时，并且焊机液压系统牵引力降至120KN以下减少钢轨在回弹现象时，后松开轨节后端的拉伸器，检查接头对中情况在满足平直度要求后，焊机对位施焊。
钢轨移动闪光焊作业指导书
钢轨移动闪光焊作业指导书1. 适用范围本作业指导书适用于青岛地铁13 号线工地钢轨移动闪光焊作业。
2. 施工准备2.1 焊接设备检查在进行钢轨焊接前，应先对焊轨机及配套设备进行检查。
2.2 轨端除锈轨端除锈是对待焊钢轨端面和距离端面500m范围内轨腰两侧表面除锈，使其露出80%以上的金属光泽。
如果在此范围有凸出轨腰表面的厂标、生产日期等符号必须同时磨平。
2.3内业技术准备2.3.1根据设计文件的要求和开通速度的标准，核实施工技术标准。
同时对施工设计图纸进行会审，了解设计意图。
澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
2.3.2施工人员开工前应通过安全、技术培训考核，特殊工种持证上岗，各种施工机具在开工前全部进场确保状态良好。
2.4 外业技术准备233在正式焊接前，按照《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》(TB/T1632.2-2014 ) 的要求完成钢轨焊接接头的型式试验。
确定焊接参数，制定焊机操作规程。
2.3.4 生产检验应符合《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》( TB/T1632.2-2014 ) 相关规定，检验合格后方可继续生产。
3. 技术要求3.1气温低于10C时不宜进行工地钢轨焊接。
刮风、下雨天气焊接时，应采取防风、防雨措施。
3.2施工环境温度较低时，焊前应用火焰预热轨端0.5m长度范围，预热温度应均匀，钢轨表面预热升温为35C-50 C,焊后应采取保温措施。
3.3单元轨节左右股钢轨的焊接接头宜相对，相错量不应大于100mm。
3.4其他相关要求：执行《铁路轨道工程施工质量验收标准》 (TB10413-2003) 及设计文件相关要求。
4. 施工工艺流程图4.1 现场移动式闪光焊接工艺流程图。
钢轨闪光焊教材
闪光焊工作原理及钢轨焊头一、什么是闪光焊闪光焊也称接触焊，是在电阻对焊的基础上发展起来的。
焊接开始时，两个金属工件端面接触，通过端面的接触点导电，接触电阻产生的电阻热加热工件端部，当温度达到一定程度时，工件接触面的金属熔化形成液态金属层，通过外加纵向力挤出液态金属，并使高温金属产生塑性变形，在结合面产生共同晶粒，获得致密的热锻组织形成对接接头。
1.闪光的形成过程在金属工件相互靠近的过程中，端面间一些相互突出的凸点首先接触，电流从这些接触点通过时，由于导电面积突然减小，造成电流线弯曲与收缩从而形成了接触电阻，如图1所示。
图1闪光面的接触点这些小接触点的电阻很大，电流流过时被迅速加热、熔化，形成一个个液体金属过梁，这些金属过梁将热量传入焊件的内部。
每个过梁都存在液态表面张力、径向压缩效应力、电磁引力和电磁斥力的作用，径向压缩力与流过过梁的电流强度平方成正比，在这些力的作用下过梁直径减小，电流密度急剧增大，温度迅速上升，使过梁内部出现金属蒸气。
金属蒸气使液体过梁体积急剧膨胀而爆破，熔化的金属微粒从对口间隙中飞溅出来，形成了飞溅的火花。
爆破后的位置留下一定深度的火口，为邻近产生过梁创造了条件。
闪光过程就是焊接端面不断产生液态金属过梁又连续不断的爆破过程，并伴随有工件金属的烧损。
2.闪光的作用（1）加热焊件。
闪光过程中金属液体过梁的电阻热和过梁爆破时一部分喷射熔滴飞溅到对口面上带来的热量对焊件加热。
（2）烧掉焊件端面上的赃物和不平之处。
因此也就可以降低焊接前对焊件端面的打磨要求，用手提砂轮粗打磨即可。
（3）金属的液体过梁爆破时产生的高压力、金属蒸气及CO、CO2气体形成了保护气氛，减低了焊件端面间隙中气体介质的氧化能力。
（4）闪光后期，焊件断面形成液态金属覆盖层，为顶锻时排除端面的氧化物和过热金属提供了有利条件。
3.获得闪光对焊优质接头的条件（1）后期闪光过程不出现闪光中断，加速烧化时闪光稳定、激烈，有良好的保护气氛。
钢轨闪光焊接施工作业指导书
钢轨闪光焊接施工作业指导书单位：_编制： __________________________审核： __________________________批准： __________________________钢轨闪光焊接施工作业指导书1.适用范围本作业指导书适用于XX工程现场移动闪光焊接施工作业。
2.作业准备2.1内业技术准备作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
2.2 外业技术准备根据钢轨焊接标准TB／T1632.1-2005 规定，施工单位现场配置的每套移动闪光焊设备均应通过对应的钢轨生产厂及钢轨牌号的型式检验，提交型式检验确定的各项工艺参数后才可以进行施工。
3. 技术要求对现场焊接、热处理、接头粗磨、精磨、探伤及外观质检等关键岗位人员进行培训，使培训人员掌握质量控制要点和方法，且经考核合格。
对焊接设备提前进行试件型检及现场试焊，能够满足相关技术要求。
钢轨焊头应进行探伤检查。
焊头不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔夹渣等有害缺陷。
钢轨焊缝两侧个100m范围内不得有明显压痕、碰痕、戈U伤等缺陷，焊头不得有电击伤。
钢轨焊接接头应纵向打磨平顺，不得有低接头。
轨底上表面焊缝两侧个150m范围内及距两侧轨底角边缘各35mm 范围内应打磨平整，不得打亏。
4. 施工程序与工艺流程4.1 施工程序钢轨焊前检查-拆卸扣件、垫滚筒-钢轨焊前除锈-焊轨机对位、焊接—粗磨作业—接头热处理—焊接接头矫直作业—焊接接头精磨作业T焊接接头探伤作业T线路恢复。
焊接前包括钢轨扣件拆除、垫放滚筒、轨端及电极接触部位除锈、机车对位、对轨与夹持、设备检查。
钢轨焊接包括焊轨作业车对位，夹轨对中，通电焊接。
接头焊接后要检查接头外观质量、推凸质量、接头粗打磨、接头热处理、焊后冷调直、焊缝精磨、焊缝平直度检查、接头无损探伤、恢复线路。
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试验表明，无论采用哪种闪光焊方式，焊缝的峰值温度均在 1300℃左右 ， 而冷却速度与焊接工艺和环境温度有关。根据铁科院金化所以往的科研试验 结 果 统 计 ， 60kg/m 钢轨闪光焊接头的冷却速度在 0.9℃～1.2℃/s ,低于 U71Mn、 U75V(PD3)、U76NbRE(BNbRE)钢轨钢出现马氏体组织的临界冷却速度。不同牌 号钢轨的临界冷却速度是通过钢厂提供焊接 CCT 图获取的。高合金钢轨在低 温环境焊接时，需要增加后热来降低焊缝冷却速度。
3. 获得闪光对焊优质接头的条件 （1）后期闪光过程不出现闪光中断，加速烧化时闪光稳定、激烈，有良 好的保护气氛。 （2）焊接端头应形成足够的加热区和适当的、均匀的温度梯度；断面温 度均匀。因此要求钢轨端面垂直度（斜度）不大于 0.8mm，高速轨的端面垂 直度不大于 0.6mm。 （3）焊接端面要有足够的塑性变形区。
闪光焊工作原理及钢轨焊头
一、什么是闪光焊 闪光焊也称接触焊，是在电阻对焊的基础上发展起来的。焊接开始时，两 个金属工件端面接触，通过端面的接触点导电，接触电阻产生的电阻热加热 工件端部，当温度达到一定程度时，工件接触面的金属熔化形成液态金属层， 通过外加纵向力挤出液态金属，并使高温金属产生塑性变形，在结合面产生 共同晶粒，获得致密的热锻组织形成对接接头。 1. 闪光的形成过程 在金属工件相互靠近的过程中，端面间一些相互突出的凸点首先接触， 电流从这些接触点通过时，由于导电面积突然减小，造成电流线弯曲与收 缩从而形成了接触电阻，如图 1 所示。
热处理的目的是通过加热焊接接头到最佳温度后，进行喷风冷却，从而 得到具有细片状珠光体组织，获得较高硬度值。热处理主要工艺参数有峰值 温度、喷风压力、喷风开始温度、喷风结束温度等。通过工艺参数调整使焊 头的硬度、拉伸及冲击性能达到 TB/T1632.2-2005 的质量要求。开始喷风的 轨头温度不宜低于 850℃，喷风结束的轨头温度不宜高于 500℃。喷风最高冷 却速度与钢轨化学成分有关，U71Mn 最高冷速 2.5℃·s-1；U75V 最高冷速 3.0 ℃·s-1；否则会出现马氏体组织。在相同冷速下，加热温度越高，转变后的硬 度也越高。这是由于随着奥氏体化温度的升高，奥氏体更为稳定，使得珠光
图 6a 焊缝及热影响区宏观形貌
五、焊接接头热处理
图 6b 焊缝金相组织
1.热处理作用
钢轨分为热轧轨和热处理轨。热处理轨焊接后接头的硬化层消失，原有
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的强度和韧性降低。对焊后接头再次加热，然后喷风处理加速其冷却来恢复 损失的强度、硬度和韧性。
在国外，热轧轨焊后不再进行正火或热处理,我国铁路早期焊轨也不进行 焊后正火，由于八十年代后新牌号钢轨出现，焊后接头较难通过落锤检验, 正火后焊头韧性提高，相对提高了落锤通过几率。
2. 闪光的作用 （1）加热焊件。闪光过程中金属液体过梁的电阻热和过梁爆破时一部分喷 射熔滴飞溅到对口面上带来的热量对焊件加热。 （2）烧掉焊件端面上的赃物和不平之处。因此也就可以降低焊接前对焊件 端面的打磨要求，用手提砂轮粗打磨即可。 （3）金属的液体过梁爆破时产生的高压力、金属蒸气及 CO、CO2 气体形 成了保护气氛，减低了焊件端面间隙中气体介质的氧化能力。 （4）闪光后期，焊件断面形成液态金属覆盖层，为顶锻时排除端面的氧化 物和过热金属提供了有利条件。
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钢轨端面的加热深度减小，火口的深度加大，端面温度分布不均匀，不能形 成良好的焊接接头；反之，当焊接电压较低时，焊接电流减小，将导致钢轨 送进速度大于闪光烧化速度，易出现短路。
2. 反馈电流的调节 稳定的闪光烧化是通过焊接电流的反馈进行控制。闪光初期，可能出现 一次或几次较大的短路电流，它与焊接电源功率、钢轨焊接回路阻抗、钢轨 端面接触面积、及钢轨初始温度有关。在以后的低电压闪光阶段一般不应出 现闪光中断；在加速烧化闪光阶段也不应出现闪光中断。顶锻前出现闪光电 流短路或断路都会影响焊接接头质量。 3. 加速烧化 加速闪光烧化过程是焊接循环必不可少的一个阶段，也是顶鍛前的重要 阶段，加速时间和加速末速是重要的焊接参数。加速使钢轨端面接触的触点 增多，形成过梁的爆破也逐渐激烈，可以看到激烈的火花飞溅。激烈的闪光 能够形成良好的保护气氛，为顶锻创造了良好条件。加速闪光烧化阶段通常 是切断电流反馈控制，或加大反馈电流值。预热闪光焊加速程度应比连续闪 光焊和脉动闪光焊的加速程度大一些。 4. 顶鍛和鍛压 顶锻量、顶锻时间、顶锻力是重要的焊接参数。顶锻过程分为两个阶段：（1） 有电流顶锻。该阶段是在通电状态下进行的，以保证钢轨端部的温度并有利 于液态金属及氧化物夹杂的排出。带电顶锻时间通常设置在 0.5 秒～1.2 秒， 时间长一点有利于液态金属及氧化物夹杂的排出。（2）无电流顶锻。该阶段 是在切断电压（实际上是切断电流）后，继续保持顶锻压力，使液态金属及
脉动闪光焊已逐渐取代连续闪光焊，用于钢轨焊接全过程大约 2 分多钟。 线路上移动焊轨主要采用脉动闪光焊方式。
图 4 线路上拉伸钢轨焊接脉动闪光焊曲线
三、焊接参数调节功能 1. 电压的调节 焊接电压（焊接变压器次级电压）是决定钢轨加热状态的基本焊接参数， 它可以显著地改变焊接时间和钢轨的温度梯度（不同断面温度之差）分布以 及闪光过程的稳定性。稳定的闪光过程是具有很细小的过梁尺寸和火口深度。 结合焊接过程选择适合的电压是很重要的。焊接电压增高，则焊接电流增大， 闪光过程也就更加激烈，大尺寸的过梁爆破，造成大量熔化金属的飞溅，使
2. 焊缝和热影响区
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焊接接头是由焊接区和毗邻的钢轨母材构成的，焊接区又划分为焊缝和 热影响区，其力学性能差于钢轨母材。
（1）焊缝: 焊缝很窄，宽度只有零点几毫米，宏观照片上焊缝是一条白 线（见图 6a）,是一层氧化脱碳的贫碳层，金相组织是珠光体和少量的网状铁 素体（见图 6b），硬度低落较大。
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钢轨母材的影响。
图 8 焊头正火温度与冲击韧度的热模拟试验结果
图 8 是在 Gleeble-1500 热模拟试验机进行热模拟试样的常温冲击试验结 果。从图中可见 U71Mn 钢轨与焊头最佳温度是不相同的，其焊头正火温度应 选择在 910℃～950℃。
2)焊后热处理:正火后的焊头冲击韧性得到大幅提高，但是强度和硬度降 低,焊头整体性能未得到明显改善。正火热影响区硬度未达到钢轨母材的 90 ％或更低时，会形成运行线路上的低接头。列车经过低接头产生冲击和振动， 加速焊头损毁。
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二、钢轨闪光焊 钢轨闪光焊接按照闪光过程的特征分为连续闪光焊、预热闪光焊、脉动 闪光焊三种类型。 1. 连续闪光焊
图 2 连续闪光焊曲线
图 2 是 K 型焊轨机连续闪光焊接过程记录曲线，记录有焊接电压、电流、 力、位移四个主要焊接参数与时间关系，从图中可见，焊接过程中的焊接电 流是连续的。焊接中期闪光电流稳定在 100～200 安培（焊接变压器初级电 流），动架夹持钢轨送进稳定，焊接压力值恒定，位移是一条斜线。连续闪光 焊分为预闪、低电压闪光、加速闪光烧化、顶鍛、锻压（保持）五个阶段。 预闪的作用有二个：一是闪平钢轨倾斜的端面、使随后开始的焊接过程保持 全断面接触闪光；二是对钢轨端面预加热，减少焊接初期不稳定闪光时间。
1)焊后正火：正火目的是将焊接热循环过程形成的粗晶细化，提高韧性； 正火也会改善焊接残余应力的分布。正火过程是焊头重新经受一次加热升温 和自然冷却的热循环，峰值温度宜限制在 950℃。峰值温度低会降低接头强 度和出现低硬度。图 7 是焊头正火前后硬度对比：正火前的焊头轨顶面硬度 高于钢轨母材，低硬度区很窄，其宽度不到 10mm；U71Mn、PD3(U75V)焊头正 火后的轨顶面纵向出现约 80mm 宽度低硬度区，对高速列车运行是不利的。
（2）热影响区（HAZ）：热影响区分为粗晶区、细晶区、不完全重结晶 区。粗晶区是焊接高温形成的过热区，其晶粒粗大，该区金属硬度高、塑性 和韧性差。细晶区是焊接温度小于 1000℃正火区，晶粒较细，该区金属塑性 和韧性较好。不完全重结晶区又称为部分相变区，其晶粒大小不一。
热影响区对称分布焊缝两侧，总宽度约 40mm 左右。图 6a 是精加工后焊 头纵向板宏观照片，焊缝两侧白色影线之间区域是热影响区。
图 1 闪光面的接触点
这些小接触点的电阻很大，电流流过时被迅速加热、熔化，形成一个个 液体金属过梁，这些金属过梁将热量传入焊件的内部。每个过梁都存在液态 表面张力、径向压缩效应力、电磁引力和电磁斥力的作用，径向压缩力与流
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过过梁的电流强度平方成正比，在这些力的作用下过梁直径减小，电流密度 急剧增大，温度迅速上升，使过梁内部出现金属蒸气。金属蒸气使液体过梁 体积急剧膨胀而爆破，熔化的金属微粒从对口间隙中飞溅出来，形成了飞溅 的火花。爆破后的位置留下一定深度的火口，为邻近产生过梁创造了条件。 闪光过程就是焊接端面不断产生液态金属过梁又连续不断的爆破过程，并伴 随有工件金属的烧损。
2. 焊接热循环 在焊接热源作用下，钢轨焊接端头某一点的温度随时间变化过程称为“焊接 热循环”。钢轨纵向距离焊缝不同位置各点被快速加热、冷却的速度是不相同 的，最高加热温度（峰值温度）也是不相同的。图 5 是 GAAS80/580 焊机焊接 60kg/m 钢轨距离焊缝 1mm 处的热循环曲线。
通过焊缝热循环曲线可以观察到焊接峰值温度、冷却速度（800℃冷却到 500℃的平均冷却速度）。
顶锻开始的合缝速度（顶锻速度）应越快越好，以防止端面氧化。顶锻速
度应大于 30mm/s。 四、钢轨焊接热循环 1. 焊接热源 钢轨焊接是焊接回路的电流通过钢轨内部电阻和端部电阻所产生的电阻
热来实现的，遵循焦耳-楞次定律的变化，其热量可以近似用如下公式表示: Q=0.24I2(Rc+2Rg)t
式中： Q—总热量(cal) I—通过钢轨的电流（A） Rc—焊件端面的接触电阻（Ω） Rg—焊件内部电阻（Ω） t—通电时间（t）
焊接开始时，钢轨处于环境温度下的冷态，内部电阻 Rg 很小，接触电阻 Rc 相对较大，随着加热温度的升高，并在焊接压力作用下,接触端面产生塑性 变形，促使接触表面氧化膜破坏和纯金属接触面积不断扩大，导致接触电阻