近年来中国铁路向高速和重载两大方向发展,对钢轨的耐磨性提出了更高的要求,开发新一代高强钢轨具有重要意义。为了满足贝氏体钢轨在无缝线路中应用的需求,许多学者对贝氏体钢轨的焊接性和焊接工艺展开研究。铝热焊是我国钢轨焊接的主要方式之一,提高贝氏体钢轨铝热焊接头的质量至关重要。因此本文针对贝氏体钢轨试验段内铝热焊接头出现的轨头熔合线位置疲劳裂纹、焊缝低塌两个问题进行研究并提出解决方案,同时对超声冲击处理提高接头耐磨性的可行性进行探讨。针对贝氏体铝热焊接头轨头熔合线位置疲劳裂纹问题,对接头进行正火和回火热处理。研究正火温度对接头硬度分布和显微组织的影响以及回火温度对熔合线附近显微组织的影响。结果表明,正火后焊缝内贝氏体组织均匀。随正火温度提高,软化区的宽度增加、位置外移。400℃回火时,焊缝组织开始出现少量黑色析出物,回火温度高于450℃时,焊缝内黑色析出物较多。现场结果表明,回火热处理可以有效解决贝氏体铝热焊接头在轨头熔合线位置出现疲劳裂纹的问题。针对侯月线贝氏体钢轨试验段内铝热焊接头焊缝低塌问题,首先分析低塌产生原因,使用SEC-RC电子平直仪测量焊缝未低塌和焊缝低塌接头服役7个月后的平直度,发现焊缝低塌接头磨耗量大于未低塌接头。其次通过计算初打磨预留量并研究终打磨温度对平直度的影响,设计“初打磨+终打磨”的打磨工艺。最后,在贝氏体钢轨试验段内使用优化后的打磨工艺实际打磨接头,结果表明使用“初打磨+终打磨”的打磨工艺可以避免焊缝低塌,获得理想的平直度曲线。在超声冲击处理提高贝氏体铝热焊接头耐磨性方面,测量超声冲击处理前后以及服役期间贝氏体铝热焊接头的硬度分布、平直度并进行分析。结果表明,处理后接头平直度曲线形状无明显变化,处理区域的硬度明显提高。处理区域经1~2天的碾压后硬度迅速降低,在第2~40天内硬度稳定,第40天后硬度逐渐降低。在第2~40天内,超声冲击处理后的焊缝和软化区的耐磨效果提升明显。本文通过对热处理工艺、打磨工艺的研究,解决了贝氏体铝热焊轨头熔合线位置疲劳裂纹和焊缝低塌的问题;首次将超声冲击处理应用于现场钢轨焊接接头,并对其提高接头耐磨性的可行性进行探讨。对贝氏体钢轨在无缝线路中应用具有积极意义。