第2卷第3期2023年6月高速铁路新材料AdvancedMaterialsofHighSpeedRailwayVol.2No.3June2023U71Mn钢轨试样摩擦焊接接头显微组织性能研究谭锦红1，2，姚宁3，李力1，高振坤1，彭鹏1（1.中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，北京100081；2.华南理工大学，广州510641；3.国铁物资有限公司，北京100097）摘要：采用摩擦焊接方法研究U71Mn钢轨试样的焊接性，通过金相、硬度、拉伸、冲击等试验以及断口扫描与组织观察，研究了U71Mn钢轨试样摩擦焊接接头的成分、组织和性能。结果表明：试样摩擦焊接接头成型良好，接头组织为母材区（BM）、热影响区（HAZ）、焊核区（WZ），不存在热机影响区（TMAZ）；焊核区由马氏体组织组成，晶粒尺寸远低于母材晶粒尺寸，焊核区存在MnS夹杂物；热影响区比较窄发生了部分马氏体转变。摩擦焊接过程中形成的马氏体导致了焊缝区域硬度过高，从而降低了接头韧性。接头横截面成分分析表明焊接过程未发生脱碳、合金元素烧损等现象，未出现明显的成分偏析。接头力学性能和断口分析表明大量的马氏体和MnS夹杂物是导致焊接接头性能下降的主要因素。关键词：U71Mn钢轨试样；摩擦焊；接头成分；接头组织；接头性能中图分类号：U213.4+6；TG453+.9文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.2097-0846.2023.03.004现代铁路运输正向高速、重载、大运量方向发展，需要尽量减少限制行车速度的钢轨接头数量，因此无缝线路成为铁路线路的发展方向，无缝线路消除了普通线路的钢轨接头，降低列车运行过程中的振动和冲击，延长了轮轨部件的使用寿命，对列车的运行和行车安全提供了有力保障。目前国内外普遍采用的无缝钢轨焊接方法有：铝热焊、气压焊、窄间隙电弧焊和闪光焊，几乎所有的无缝钢轨均由这几种焊接方法焊接而成[1-2]。钢轨主要焊接方法是闪光焊和气压焊，闪光焊焊接温度较高，U71Mn钢轨焊接过程中的低熔点元素（如C元素）容易出现烧损，从而导致在凝固后的接头中出现低C元素和合金元素的区域，导致出现软化层。闪光焊接虽然属于压力焊接，但是在焊接过程中存在材料的熔化和凝固过程，而且是非平衡凝固，因此容易出现偏析；在凝固过程中部分氧化物由于只受到垂直于对接面的挤压力，并不能顺利挤出焊接区域，从而在焊缝中形成灰斑缺陷[3-4]。气压焊为外热源加热，U71Mn钢轨导热系数低使得其加热过程中断面温度不均匀，完成全断面交互结晶较困难[5]。摩擦焊接技术是一种优质、高效、清洁、低耗的先进制造技术，与熔焊相比，摩擦焊...
