钢轨中的夹杂物对闪光焊接头力学性能的影响

U71Mn和U75V钢轨中的非金属夹杂物主要为A类、 B类和C类,其中, MnS (A类夹杂物)的含量最高,是B类和C类之和的10倍。U71Mn的MnS夹杂物含量较高,是U75V的1倍。在钢轨闪光焊过程中, MnS在焊接过热区固溶于基体。在焊接末期,由于过梁爆破,出现暴露于空气中的空洞,焊缝液态金属中的Mn等与空气中的氧发生反应,生成硅酸盐夹杂物,滞留于焊缝金属,形成灰斑。闪光焊的顶锻和推凸,使得沿水平条状分布的MnS夹杂物大角度弯曲,造成接近推凸表面过热区出现推凸裂纹。推凸裂纹较为严重时,对钢轨闪光焊接头的落锤和静弯试验结果带来负面影响。比较有MnS裂纹和无MnS裂纹冲击试验结果可知,冲击韧性相差很小,由此说明MnS对钢轨纵向力学性能的影响较小。焊缝灰斑和焊接过热区的MnS夹杂物均可以导致脉动拉伸疲劳萌生裂纹。焊缝带灰斑的接头疲劳强度略低于屈服强度,影响较大,而焊接过热区带MnS的接头疲劳强度略高于屈服强度,影响较小。