马鞍形缺陷产生的原因（尖轨锻压跟端篇）

跟端锻压+正火把一段轨面"焠软"了，硬的留着、软的被碾塌，就在跟端过渡区压出一道马鞍

道岔尖轨用 60AT 特种断面钢轨制造，跟端断面不对称，不能直接与正线标准轨相连，需要镦粗、中频加热、整体模锻，把跟端压成标准对称轨型，并做正火处理改善组织。锻压+正火这一圈热过程在跟端顶面留下一道硬度坑——锻压过渡区（热影响区）硬度低于基材。这一软段被车轮一遍遍碾磨、压塌，就成了"马鞍形"缺陷。它和钢轨接头、焊接接头没有关系，位置固定在尖轨锻压跟端与母材的连接过渡区，根子就是硬度。

一、它长在哪、长什么样

位置：尖轨跟端（60AT 特种断面→标准轨型的锻压段），以及锻压段与 60AT 原断面之间的过渡段（即热影响区），是马鞍形缺陷最集中的部位。跟端最终通过机械结构（间隔铁/鱼尾板）或焊接与线路钢轨（母材）相连。

形态：沿钢轨长度方向看，中间是锻压过渡区（软）→ 被磨成凹槽；两端是锻压成形段和 60AT 原材段（硬）→ 相对凸起。三段连起来就是"中凹、两端凸"的马鞍轮廓——和马鞍一个朝向。

*图1 上图为尖轨跟端沿钢轨长度的硬度分布：锻压成形段（原断面为 60AT1 材质 U75V，硬度较高）、过渡区/热影响区（硬度最低）、原材段（硬度与原断面相当）三段分布；下图为服役后轨面形态——中段过渡区被压溃凹陷、两侧硬段相对凸起，呈"中凹、两端凸"马鞍形。*

*图2 尖轨跟端马鞍型磨耗位置示意图：阴影区即轨头顶面被车轮磨出的凹坑，位置正好落在跟端螺栓孔段前方、与母材连接的过渡区——跟端锻压+正火热处理在顶面留下的硬度坑，被差异磨耗原样"压"成了马鞍形。来源：技术资料整理。*

几个关键尺度（综合 60AT/U75V 尖轨跟端制造与热处理研究）：

项目	典型情况
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形态	中凹、两端凸（马鞍）
跟端锻压段顶面硬度波动（未淬火）	1 m 范围内 > 30 HBW，最大达 72 HBW；跟端淬火后压到 < 30 HBW
热影响区宽度	传统工艺 150~200 mm、软点 16~20 个；优化整体热处理 30~40 mm、软点 3 个
顶面硬度（U75VH 跟端）	锻造部位 353~380 HBW，热影响区 ≥ 312 HBW
顶面/工作边平直度	0.2~0.5 mm/m（成品尖轨跟端要求）

二、根在哪——锻压+热处理留下的硬度"坑"

马鞍形是差异磨耗的直接结果：同一段轨面，硬的磨不下去、软的被压塌，跟端这道软区，是制造工艺刻进去的。

1. 锻压把断面改了，热处理又把组织改了

尖轨用 60AT 特种断面钢轨制造，断面不对称，不能直接和正线标准轨相连。跟端要镦粗、中频感应加热（1150℃ 量级）、整体模锻，把 60AT 断面压成标准对称轨型（如 60AT1→75 kg/m，经约 150 mm 过渡段过渡），锻压后还要做正火/整体热处理改善组织。

问题就出在：加热—锻压—正火这一圈热过程，让跟端顶面（尤其锻压过渡区/热影响区）的金相组织和力学性能发生了改变，和未锻压的基材出现了差异，热影响区硬度低于基材 📄 轨务云知识库（道岔制造工艺：尖轨跟端锻压段、过渡段与母材连接）。

2. 硬度低洼就是马鞍的"模子"

蒋荣国（《铁路道岔 60AT 钢轨跟端表面硬度均匀化研究》）直接点明：跟端经过加热、热锻模压型、正火处理后，顶表面硬度在热影响区低于基材，造成顶面硬度不均匀；当离散度较大时，踏面出现不均匀磨耗，"道岔尖轨跟端'马鞍形'磨耗，实际也是波形磨耗的体现"。换言之——硬度曲线上那个低洼，被车轮原样压到了轨面上：软的过渡区磨深成凹槽，硬的成形段和原材段留成两侧凸起，马鞍就出来了 📚 蒋荣国，铁路道岔 60AT 钢轨跟端表面硬度均匀化研究。

3. 锻压完跟端硬度不够，必须靠淬火补——淬火结束区又造了一道热影响区

锻压+正火这道工序，把跟端顶面压软了——锻压成形段本身硬度不低，但跟端那段与 60AT 原断面之间的过渡区（热影响区）硬度明显低于基材。为了把这道软区补上来，现场要按 TB/T 1779—1993《道岔钢轨件淬火技术条件》 对跟端做淬火（感应加热+喷淋淬火液），把 1 m 内硬度波动从 >30 HBW 压到 <30 HBW。

但淬火本身又是一道热过程：加热段被淬硬了、淬火介质冷却下来，加热结束的位置必然留下一条"淬火结束区"——本质就是新的一圈热影响区。这条热影响区有两个特征：

- 长度：淬火感应圈走到哪儿、哪里就是结束区，热影响区宽度取决于感应圈规格与工艺，传统工艺 150~200 mm、优化整体热处理 30~40 mm；

- 硬度差：热影响区硬度低于两侧淬硬区，这一段长度+这一道硬度差，又被车轮原样压回轨面——新的热影响区出新的软槽，新的软槽又叠在原来的马鞍上，马鞍形缺陷就此产生且持续 📄 轨务云知识库（钢轨件 / 钢轨打磨作业验收标准 表 9.6.1）📚 高速铁路道岔尖轨跟端的整体热处理工艺开发（金属加工 2023）。

4. 厂家怎么收窄——正火吹风工艺能压短，但不能杜绝

为了把"淬火结束区那道热影响区"压窄、把"软区-硬区"那段硬度落差压小，现在部分厂家优化工艺，采用正火吹风（锻后正火+控制冷却吹风，区别于感应淬火）：

- 目标：让硬度沿长度方向均匀过渡，缩短软区宽度、缩小硬度差；

- 效果：热影响区宽度从传统 150~200 mm 收窄到 30~40 mm，软点从 16~20 个降到 3 个；锻造部位 353~380 HBW、热影响区 ≥312 HBW，整体更平缓；

- 结论：正火吹风能明显减少马鞍形缺陷的发生和深度，但热影响区无法完全消除、硬度差也无法完全消除——只要过渡区还在，差异磨耗的"模子"就在，马鞍形就只能减少、不能杜绝 📚 高速铁路道岔尖轨跟端的整体热处理工艺开发（金属加工 2023）。

5. 还有两处工艺"帮凶"

《一种提高道岔尖轨心轨跟端耐磨耗的方法》进一步指出：现有工艺对锻压段及过渡段不做机加工，锻压形成的"缩颈"缺陷、以及表面氧化脱碳层都保留下来，成为"鞍形磨耗"的主要因素。也就是说，过渡区不仅软，还可能有几何缩颈+表层脱碳，双管齐下加速凹陷 📚 专利《一种提高道岔尖轨心轨跟端耐磨耗的方法》。

三、为什么发展——硬度离散度与软区宽度

1. 硬度波动越大，马鞍越深

实测：尖轨不做全长淬火时，跟端锻压段 1 m 长度范围内硬度波动值 >30 HBW、最大达 72 HBW；锻压后再按 TB/T 1779—1993 对跟端淬火，波动可压到 <30 HBW。波动越小，差异磨耗越轻。

2. 热影响区越宽，软区越大

不同热处理工艺差别很大：

- 传统工艺：热影响区宽度 150~200 mm，软点 16~20 个——软区大片，马鞍形极易发展；

- 优化整体热处理（高速铁路道岔跟端整体热处理）：热影响区宽度 30~40 mm，软点仅 3 个——软区收窄，马鞍形被明显抑制。

可见，把热影响区宽度和软点数量压下来，是延缓马鞍形的关键。

3. 标准怎么要求的

异型钢轨跟端执行 TB/T 2344.3—2018《钢轨 第3部分：异型钢轨》，对成型段、过渡段、热影响区的硬度、强度、韧性有匹配要求；尖轨顶面耐磨一般按 TB/T 1779—1993《道岔钢轨件淬火技术条件》 做全长或跟端淬火。硬度不达标，马鞍形就从源头埋下 📄 轨务云知识库（钢轨件 / 钢轨打磨作业验收标准 表 9.6.1）。

四、现场怎么控——治的是"硬度坑"

1. 制造端（根本）

- 锻压时锻压段、过渡段轨顶面及工作边预留 1~1.2 mm 机加工余量，锻压+正火后做机加工，去除氧化脱碳层、消除过渡段"缩颈"缺陷，把顶面/工作边平直度做到 0.2~0.5 mm/m；

- 跟端按 TB/T 1779—1993 淬火，把 1 m 内硬度波动压到 <30 HBW；

- 优化整体热处理，把热影响区宽度控到 30~40 mm、软点降到个位数。

2. 养护端

- 跟端是尖轨磨耗和波形磨耗的重点，巡检用 1 m 直尺查顶面矢度，超差及时打磨；

- 打磨按钢轨打磨验收标准（表 9.6.1）控制顶面不平顺（顶面矢度允许 +0.20 mm）；

- 发现跟端顶面出现规律性马鞍形凹陷，结合硬度检测判断是否热处理质量或缩颈缺陷所致，必要时上报更换。

小结

马鞍形缺陷不是接头病害，位置固定在尖轨锻压跟端与母材的连接过渡区。根子是锻压+正火热处理在跟端顶面留下的硬度坑——过渡区/热影响区硬度低于基材，加上锻压"缩颈"缺陷和氧化脱碳层，使这一段被差异磨耗压成凹槽、两侧硬段相对凸起，呈"中凹、两端凸"的马鞍轮廓，本质是一种波形磨耗。

更要看到两道必然+局限：

- 必然：锻压后跟端硬度不够，必须靠淬火提硬度；淬火结束区本身又是一道热过程，必然留下热影响区（长度+硬度差），马鞍形的"模子"难以绕开；

- 局限：厂家用正火吹风等优化热处理能把热影响区从 150~200 mm 收窄到 30~40 mm、软点从 16~20 个降到 3 个，明显减少马鞍形；但不能完全消除、不能杜绝——只要过渡区在，差异磨耗就在。

控制的核心是把硬度坑填平：制造端预留余量、机加工去脱碳消缩颈、跟端淬火压硬度波动、优化热处理（正火吹风等）收窄热影响区；养护端按打磨验收标准治早治小。

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参考来源

- 📄 轨务云知识库（道岔制造工艺：尖轨跟端锻压段、过渡段与母材连接）

- 📄 轨务云知识库（钢轨件 / 钢轨打磨作业验收标准 表 9.6.1）

- 📚 专利《一种提高道岔尖轨心轨跟端耐磨耗的方法》—— 锻压"缩颈"缺陷+氧化脱碳层为鞍形磨耗主因；预留 1~1.2 mm 机加工余量、平直度 0.2~0.5 mm/m

- 📚 蒋荣国，铁路道岔 60AT 钢轨跟端表面硬度均匀化研究 —— 热影响区硬度低于基材、马鞍形磨耗为波形磨耗体现、跟端 1 m 硬度波动 >30 HBW 最大 72 HBW

- 📚 闫佳等，重载道岔尖轨跟端锻压及热处理工艺研究（金属加工 2021）—— 60AT1-75、约 150 mm 过渡段、TB/T 2344.3—2018

- 📚 高速铁路道岔尖轨跟端的整体热处理工艺开发（金属加工 2023）—— 锻造 353~380 HBW、热影响区 ≥312 HBW；传统工艺热影响区宽 150~200 mm/软点 16~20，优化工艺 30~40 mm/软点 3