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钢轨是铁路发展的重中之重。本实验主要分析了变形温度、变形量、冷却速度对75kg/m的BGRE重载钢轨微观组织演变规律的影响;含量各不相同的Cr、Nb和稀土RE元素在Cr-Nb系微合金钢轨中发挥的作用;热处理过程中,冷却速度的差异对钢轨中夹杂物的数量大小、形貌尺寸的影响;以及不同的珠光体片层间距对钢轨疲劳性能的影响。实验结果有利于钢轨在工厂的生产过程中达到低成本、高效率、以及质量更佳的效果。本文以包钢生产的75kg/m的BGRE重载钢轨以及以BGRE钢轨为基础冶炼的Cr-Nb系微合金钢轨实验钢为研究对象,使用热模拟机对实验钢进行不同方式的热处理,通过对比分析钢轨经过不同热处理方式后的微观组织形貌、片层间距、硬度、夹杂物分布情况及疲劳性能等存在的差异。采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度分别为850℃、900℃、930℃、950℃,变形量分别为30%,50%,70%的条件下,对75kg/m的BGRE2重载钢轨进行热处理,观察BGRE2钢轨的最佳变形温度和变形量及其对钢轨组织性能的影响,且采用分阶段冷却的方式对其进行热处理,研究分阶段冷却方式对BGRE2钢轨组织性能的影响。就Cr-Nb系微合金钢轨实验钢的热处理而言,分析微合金元素Cr、Nb、RE含量对钢轨珠光体转变程度以及晶粒大小的影响。针对BGRE1轧态钢轨、Cr-Nb系微合金钢轨实验钢(10382#、10385#)分别进行淬火冷却处理,在控制冷速分别为3℃/s、5℃/s、8℃/s的条件下,对比分析了未经过热处理的钢轨和以不同冷速热处理钢轨的微观组织差异,实验结果表明:随着冷速的增大,钢轨的珠光体片层间距会逐渐减小,硬度也随之提升;同时疲劳循环次数也随着珠光体片层间距的减小而逐渐增加,疲劳性能愈加优良;此外随着冷速的增大,钢轨中大尺寸夹杂物的数量不断减少,形状也由多棱角的长方形、三角形向圆形转变。通过上述实验研究,了解了不同热处理方式下BGRE重载钢轨和Cr-Nb系微合金钢轨实验钢的组织演变规律,以及分析了使钢轨中夹杂物数量减少、尺寸减小,硬度、疲劳等性能不同程度提高的影响因素,为进一步提高重载钢轨质量的生产提供了科学、合理的理论基础,具有指导意义。