钢轨在焊接过程中由于焊剂、焊接时高温以及焊后热处理等因素的影响,会使钢轨焊接接头的组织与力学性能与母材有所差异,在车轮的冲击与滚动接触等复合载荷作用下,焊接接头会成为钢轨损伤中比较薄弱的环节,对下线的焊接接头的损伤分析可直观地反映出其服役性能。本论文借助于ATOS三维扫描仪、金相显微镜、扫描电镜、MVK-1002显微维氏硬度仪等设备,对下线的闪光焊、铝热焊两种焊接工艺的过共析钢轨焊接接头的损伤情况进行了分析,通过比较钢轨焊缝、热影响区以及母材位置处的踏面形貌、硬度、组织结构等差异,揭示了两种焊接工艺接头服役过程中的损伤演化规律。得到的主要结论如下:1.利用三维扫描及逆向建模技术建立了下线过共析钢轨焊接接头磨损轮廓的参数化模型,通过与标准钢轨轮廓相比较,表征了两种焊接工艺的下线接头表面轮廓磨损情况:直线段下线接头的轮廓在轨顶部分表现为较为均匀的磨损;曲线段的非接触端轮廓几乎未变,而在接触端轮廓则大幅下踏,表现为严重的侧磨;接头的磨损情况与硬度成反比,硬度最高的母材区域磨损量最小,焊缝位置次之,热影响区边界处的磨损最为严重。2.下线焊接接头的表面损伤在直线段以剥离为主,曲线段以压溃肥边及疲劳裂纹为主,损伤随曲线半径的减小而加重;出现表面裂纹的区域次表面也会有疲劳裂纹的延伸,焊接接头各部位损伤的严重程度由高到低的顺序为:热影响区、焊缝、母材。3.接头各部位的损伤严重程度与其硬度直接相关,而硬度与该处珠光体形态、片层距以及晶粒尺寸等因素有关。由于焊接工艺及焊后热处理的影响,热影响区与焊缝处的珠光体晶粒尺寸与片层距均大于母材,而热影响区边界由于加热不均匀形成了粒状珠光体,造成母材、焊缝到热影响区域的硬度逐渐降低,因此磨损程度依次加剧。4.由于焊接工艺的差别,铝热焊的焊接接头最终形成的珠光体晶粒尺寸与片层距均大于闪光焊,使得铝热焊在焊缝以及热影响区的力学性能较差,表现出磨损量更大,损伤更为严重的现象。5.由于轮轨滚动接触产生的加工硬化现象以及踏面进入稳定磨耗期之后磨损量的减少使踏面硬化层更为稳定,下线接头的踏面硬度相比于未使用的接头有120HV以上的硬化;而基体受轮轨载荷影响较小,硬度曲线较为相似。6.下线接头与未使用接头的基体组织较相似,而在热影响区边界位置,下线接头由于长期受到车轮滚动接触的冲击与挤压的复合作用,球化与半球化的珠光体间距排列比未使用的接头更为紧密,造成了该区域硬度的提升。