钢轨是铁路运输的重要零部件。众所周知，钢轨必须具有高强度和高耐磨性，以及高耐疲劳强度。钢轨钢的碳质量分数一般为0.55%-0.75%的高碳钢，同时添加合金元素锰、硅、钼等，以提高其性能。钢轨金相组织要求全珠光体组织，不允许出现马氏体和贝氏体等异常组织，异常组织使钢的韧性和疲劳性能明显下降，并且引起显微裂纹产生，很易产生钢轨爆裂危险。

对发生异常断裂的钢轨进行了检验和分析。金相观察发现，组织中发现断续分布的数条宽10微米左右的异常亮带，异常亮带白亮区的组织不是珠光体型组织；其内部有针状或竹叶状组织特征，呈典型高碳马氏体形态特点。马氏体针发现有黑白两种形式，黑针是轻微回火马氏体，在电子显微镜下可看到细小的析出物。这是由于钢轨在连续冷却中，先形成的马氏体由于余热产生轻微回火析出碳化物，在继续冷却中，后形成的马氏体因温度低，这种回火析出现象没有出现，因而腐蚀后，出现黑白两种马氏体形貌差别。显微硬度检验证实了异常组织是马氏体，异常区的显微硬度是正常区的2倍左右。

分析认为，钢轨中形成的马氏体为高碳片层状马氏体，马氏体在各种组织中（珠光体、贝氏体、马氏体）是硬度、强度最高而塑性最低的组织，其性能特点是硬且脆，裂纹敏感性大。马氏体为α铁中的过饱合间隙固溶体，其微观晶格畸变引发很大残留应力，该残留应力是工件出现显微裂纹的根源。显微裂纹存在是马氏体组织中萌生裂纹及扩展，导致钢轨爆裂的主要原因，也是造成钢轨横向疲劳断裂、轨腰处水平断裂和轨头纵向裂纹损坏的重要因素。

为了探明断裂失效钢轨马氏体异常组织特点及原因，对工件开裂部位试样进行了进一步理化检验分析。检验发现，轨腰断裂部位存在严重成分偏析，其中含量较高的元素均延迟珠光体相变过程，不利于珠光体组织生成；尤其是Mo含量偏析严重，严重影响了珠光体转变，正是由于钢轨轨腰处成分偏析，该处富集Mo、V、Cr、Mn等合金元素，延迟和抑制了珠光体转变，使该处无法发生珠光体相变，故在冷却中产生马氏体类组织。

为了消除马氏体组织，首先要消除钢材冶炼中出现的偏析缺陷，这就要求严格冶炼生产工艺和严格控制钢材质量检验标准，防止出现严重偏析或夹杂等缺陷的钢材流入产品加工工序。

另一方面，对含马氏体组织的钢轨件，采用中频加热电源进行回火热处理，消除残留应力，降低和调整工件硬度，改善工件韧性，以达到综合力学性能优良的技术要求。

经性能测试表明，采用中频加热电源回火后的钢轨的韧性、塑性明显提高，并保持相当高的强度，符合钢轨技术条件要求。