辙叉是一种使列车转换线路的平面交叉设备,由于其在铁路构造中所处位置的特殊性,往往最容易受到损坏。随着时代的进步,列车的载重量和速度也在不断的提高,辙叉在服役过程中所受到的交变应力和接触应力也随之增大,而传统的高锰钢辙叉易产生疲劳裂纹、剥离掉块等损伤,列车行驶过程中的安全得不到保障,且维修的成本也越来越高,平均使用寿命约为7000万~8000万t,已无法满足我国铁路发展的要求;为了获取更高性能的辙叉,避免因上述原因而导致的失效,国内外开展了新一代贝氏体钢辙叉的研发工作。自开展这项工作以来,诸多的研究结果表明,当贝氏体组织在一定的形态下,能够获得优异的强韧性配合,且其耐磨性和接触疲劳抗力远远超过同等条件下的珠光体组织,因此,开发新一代贝氏体钢辙叉是当下主要的研究热点,且全球范围内已有很多国家取得了良好的成果。本文研究所采用的材料是由西华大学自行研发设计的新型重载铁路辙叉用贝氏体钢。首先研究了不同热处理工艺对贝氏体钢组织性能的影响,确定了最佳工艺参数。研究表明:空冷状态下,锻造态和正火态试样均能获得无碳贝氏体,由TEM像和衍射花样的测试结果可以得出,相邻的贝氏体铁素体板条之间存在的薄膜状第二相为残余奥氏体;试验用钢经正火后,相比于锻造态试样,综合力学性能更优异;经正火+300℃回火后的试验用钢具有最优综合力学性能,抗拉强度高达1380 MPa,屈服强度为1253 MPa,伸长率和断面收缩率分别为20%和52%,常温冲击强度高达63.33 J,强韧性配合优良,综合力学性能比传统高锰钢辙叉优异,且低温冲击试验结果表明材料满足了在低温环境下的使用要求;对比试验用钢经不同温度回火后的显微组织变化,试样在600℃左右才发生较明显的回复再结晶,具有较强的抗回火稳定性。另外在观察显微组织的过程中,发现基体中存在少量夹杂物,对其进行能谱分析,确定夹杂物主要是以(Mn、Fe)S的形式存在。其次,本论文对材料进行了常温压缩试验,并根据其组织、硬度的变化规律得出形变硬化规律。研究表明:当贝氏体钢受到足够大的外加应力时,会发生明显的塑性变形,材料的强度、硬度会随着形变的增加而上升,发生加工硬化现象;分析应力—应变曲线和加工硬化率曲线的变化规律,可将试验用钢加工硬化的过程分为三个区间:第一个区间是应变量<0.08的部分,这一区间内试验用钢经历弹性变形阶段;第二个区间是应变量处于0.08-0.34的部分,这一区间内,加工硬化的机制主要是以位错强化为主,应力—应变呈线性关系;第三个区间是应变>0.34的部分,在这个区间内,加工硬化率曲线较第二区间有略微升高。由于试验用钢为低碳钢,塑性优良,随着形变量的继续增加大,加工硬化效应加强。最后,本论文模拟沿海地区的服役环境,测试了材料的耐蚀性。由于某些铁路路段处在高盐地带,为了避免因腐蚀而造成的损坏,材料是否具有良好的耐蚀性就显得至关重要。将样品静置于相同浓度的稀盐酸酒精溶液上方一段时间,与另一组不含Cu元素的重载铁路用辙叉贝氏体钢比较。研究结果显示:本论文所用试验用钢表现出更加优异的耐蚀性,说明Cu元素的加入能有效的提升材料的耐大气腐蚀性能。