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随着科技和经济的发展，铁路的高速化、重载化已经成为世界铁路发展的主要趋势，而这对钢轨性能和寿命提出了更高要求。钢轨在线热处理是强化钢轨性能最经济有效的手段，也是今后重载钢轨发展的必然趋势，在线热处理钢轨工艺研究可以为钢轨在线热处理实际生产提供理论依据。 本文以包钢轨梁厂生产的U75V轧态钢轨为研究对象，结合热膨胀法和金相法，利用Formastor-F全自动相变仪测量研究U75V钢轨钢的CCT和TTT曲线；通过MMS-200热力模拟试验机进行不同工艺参数下的热模拟试验研究；利用在线热处理模拟实验装置模拟研究现场生产中的热处理工艺。 通过对U75V钢轨钢的CCT曲线、TTT曲线及相应的组织和硬度的研究，结果表明：U75V钢的珠光体转变临界最大冷却速度为6℃/s，当冷却速度小于6℃/s时，组织为片状珠光体和少量铁素体，此时增大冷速可使珠光体得到细化；U75V钢的硬度随冷却速度的增加而增大。U75V钢发生珠光体转变的最佳温度为525℃，此时珠光体转变的孕育期和转变时间均最短，且形成的珠光体也最细；结合实际珠光体转变的工艺时间，允许珠光体转变的温度范围为525~600℃。 通过对不同热处理工艺下试样的组织和硬度进行研究发现，终冷温度对组织和硬度影响较大，终冷温度为570℃和600℃时，U75V钢中过冷奥氏体全部转变为珠光体，随着终冷温度的升高，硬度值均呈减小趋势。终冷温度低于570℃时，转变产物中有贝氏体或马氏体产生；当终冷温度为570℃时，冷却速度和等温时间对热处理试样的组织和硬度无明显影响。因此确定合理工艺参数范围是：快冷冷速为8~15℃/s，终冷温度为570~600℃，等温时间为≥5s。 通过对U75V钢轨进行在线热处理模拟实验发现，以9℃/s的冷速将钢轨踏面温度从900℃降至350℃的热处理工艺，其温度可控性好，组织为珠光体和少量铁素体，没有马氏体等异常组织产生，轨钢硬度、强度和延伸率均满足标准要求，而且硬度分布均匀，被确定为是最优在线热处理“工艺窗口”。 通过工业化调试生产进一步验证了本文所获最优工艺的可行性，并实现了60kg/m U75V在线热处理钢轨的批量生产。