钢轨伤损从超声波钢轨探伤专业上可分为五大类：有钢轨核伤；钢轨接头部位伤损；钢轨纵向水平和垂直裂纹；钢轨轨底裂纹；钢轨焊缝缺陷。 

（一）钢轨核伤

钢轨核伤从超声波探伤专业上称为轨头横向裂纹。钢轨核伤产生原因：由于钢轨冶炼和轧制过程中材质不良或使用过程中的缺陷，在列车重复荷载作用下形成应力集中，疲劳源不断扩展，逐渐发展而形成。核伤主要产生的部位在钢轨头部内侧，随着核伤直径增大，钢轨承载能力急剧下降，在高速重载的使用环境下极易发生钢轨折断，因此，它是钢轨伤损中危害最大者之一。

1．材质缺陷形成的核伤

钢轨在制造过程中，由于冶金缺陷和钢锭切除不够，钢锭内部存在白点、气泡、非金属夹杂物、偏析和缩孔残余等缺陷，经辊轧后成片状存在于轨头中，在列车载荷的重复作用下，这些缺陷生产的疲劳源逐步扩展，形成有危害的核伤。这类核伤断面具有平坦光亮的表面，通常为白核，当白核发展到轨面与空气接触氧化后成黑核。如果疲劳源系白点引起，则同一炉罐号的钢轨都可能有白点存在。有多处白点的钢轨在使用过程中极易形成多处横向疲劳裂纹，致使钢轨突然折断为几段甚至几十段，每段钢轨断口横向裂纹的形貌基本一致，只是裂纹面积大小不同，对行车安全危害极大。照片2－1是由白点形成的核伤形貌，照片2－2是由缩孔形成的核伤形貌。

照片2－1（2T） 白点形成的核伤形貌

照片2－2（2T） 缩孔形成的核伤形貌

2．接触疲劳形成的核伤

大运量重载区段，由于车轮与钢轨间接触应力过大，在列车荷载多次作用下，先产生轨头顶面剥离或其他表面伤损，然后发展成核伤。一般核源位于轨头内侧上角距顶面和侧面5~15mm的范围内（照片2－3）

照片2－3  表面接触疲劳形成的核伤

照片2－4  侧磨严重下颏尖端微裂边形成的核伤

3．侧磨严重形成的核伤

目前部分客车与货车运行速度相差较大，曲线地段超高设置无法满足各种车速的要求，因此，造成钢轨偏载现象，使钢轨承载量上升。曲线上股钢轨侧磨严重，轮缘对轨颏的挤压，以及水平推力与挠曲应力的复合作用，使下颏尖端产生微裂纹，成为疲劳源，在列车往复作用下，裂纹扩展形成核伤（照片2－4）。

照片2－5  鱼鳞破损形成的核伤

4．鱼鳞破损形成的核伤

车流密度高，行车速度快的重载区段。由于列车在复线中单向运行，小半径曲线上股轨头内侧表面经常发生鱼鳞状破损（照片2－5）。它不同于一般的轨头金属碎裂和剥离，常以裂纹尖端为疲劳源，逐步形成核伤，其特点是发展快，且呈多面核（照片2－5）。疲劳周期从1.7×108 t至5.6×108 t不等，一般为3×108 t左右。

照片2－6  焊补不良形成的核伤

5．擦伤（焊补）形成的核伤

机车起动或爬坡时车轮空转，以及机车制动滑行时车轮与钢轨间剧烈摩擦产生高温，使轨顶面金属组织变硬、变脆，在列车荷载作用下，形成网状裂纹，并向下发展成为核伤。当焊补轨面擦伤和掉块时，因焊面未打磨干净，留有微裂纹或焊补工艺不良产生缺陷，这些缺陷在机车荷载作用下，极有可能在焊补层下形成核伤（照片2－6）。

照片2－7  焊补不良形成的核伤

除上述原因外，轨腰纵向裂纹向轨头延伸、钢轨淬火工艺不良导致轨头碎裂和钢轨制造时产生的重皮等缺陷，在机车荷载作用下，裂纹端部都是疲劳源很容易形成核伤。钢轨核伤的产生和发展不仅与材质有关，而且与钢轨所处的使用环境有关，凡受冲击力大，轨面状态不良地段的钢轨。如曲线上股，大坡道地段，钢轨小腰和道岔基本轨等，最容易产生疲劳核伤，这些地段在钢轨探伤中应引起重视。

（二）钢轨接头伤损

钢轨接头是线路的薄弱环节，车轮作用在钢轨接头上的最大惯性力要比其他部位大60%左右。钢轨接头的主要伤损是螺孔裂纹，其次是下颏裂纹和马鞍型磨耗等。

1．螺孔裂纹产生原因

螺孔裂纹产生的主要原因是钻孔不当、接头冲击过大、线路养护不良等。

（1）钻孔不当 钢轨轨腰在钻螺栓孔后，强度被削弱，螺孔周边产生较高的局部应力；其次螺孔钻制不良，螺孔周边有毛边缺口或钢轨锈蚀，螺孔周边有锈蚀缺口；以及螺孔钻制位置不对，有高度误差，这些缺陷都会使螺孔周边产生应力集中，进而形成螺孔裂纹。

（2）接头冲击力过大 在有缝线路中，机车车轮跃过钢轨轨缝时，对迎端轨产生较大的冲击力，从钢轨接头受力状态（图2－3）中，可看出P1、P2大于静态力P3，因此，接头区钢轨本已因钻螺孔强度被削弱，又承受更大的冲击荷载力，致使裂纹发生率上升。

图2－3（2T3） 钢轨接头受力状态

（3）线路养护不良 由于钢轨接头养护工作不到位，造成道床板结、低接头、轨枕空吊、高低错牙，接头螺栓扭力不够或线路爬行，产生大轨缝等，这些不良的接头状态都会增加机车对接头的冲击力，从表2－20各种条件下螺孔拉应力增量中，充分说明养护不良使螺孔承载力加大，螺孔裂纹产生率升高。

表2－20  各种条件下螺孔拉应力增量

图2－3表示接头应力分布情况，第一螺孔的荷载力处于最高值区域，裂纹的生产与受力成正比关系，因此，第一螺孔的裂纹，比其他螺孔产生裂纹的比例更高。从统计资料上显示，第一螺孔裂纹占螺孔裂纹的78%，尤其是岔后引轨、复线区段迎着列车运行方向轨端第一螺孔裂纹的发生频率更高，而且在第一螺孔上不同象限螺孔裂纹的发生率相差很大，Ⅰ、Ⅲ象限螺孔裂纹发生率最高（图2－4），占总数的60.1%，这些是钢轨探伤中应重视之处。

图2－4（2T4） 第一螺孔各象限产生螺孔裂纹概率（%）

2．轨头下颏裂纹的形成

接头钢轨下颏裂纹的形成，主要是长期受到过大的偏载，水平推力以及轨头挠曲应力的复合作用；其次是钢轨接头采用斜坡支承夹板，使轨颏承受向上拉力（图2－5a）；再加上养护作业不良，以及机车车辆的蛇形运动产生的横向作用力等多方面因素同时作用的结果。由于外侧应力大于内侧，因此，下颏裂纹往往具有从外向内逐步扩展的特点（图2－5b）。

图2－5（2T5） 钢轨轨颏受力与裂纹

3．马鞍型磨耗的特征

钢轨轨端接头淬火工艺不良，淬火区与非淬火区之间硬度过渡不均匀，在列车荷载多次作用下，该部分产生压陷，形成钢轨接头区两侧凸，中间凹下的马鞍形（图2－6）。

图2－6（2T6） 马鞍型磨耗轨外貌

（三）钢轨纵向水平和垂直裂纹

由于钢轨制造工艺不良，没有切除钢锭中带有严重偏析、缩孔、夹杂等缺陷，在钢锭轧制成钢轨后，缺陷成片状残留在轨头、轨腰、轨底中，与钢轨纵向平行，呈水平或垂直状态出现（图2－7）。纵向垂直的裂纹经机车长时荷载作用后，会向外膨起成为膨泡裂纹。无缝线路区段，曲线地段钢轨长期受到过大的偏载，在钢轨颏部或轨腰上会产生水平裂纹（图2－8）。

图2－7（2T7） 钢轨水平和纵向裂纹

图2－8（2T8） 焊接接头下颏水平裂纹

（四）钢轨轨底裂纹

轨底裂纹的形成原因有以下种：

1.轨腰垂直纵向裂纹向下发展成轨底裂纹（图2－9a）；

图2－9（2T9） 钢轨轨底裂纹

2.轨底锈坑或划痕发展形成的轨底横向裂纹（图2－9b）；

3.在制造钢轨时，轨底存在轧制缺陷或因轨底与垫板轨枕间不密贴，使用中轨底局部产生过大的应力，造成轨底横向裂纹或破裂；

4.焊接工艺不良，产生过烧、未焊透、气泡、夹杂，以及光斑或灰斑等内部缺陷，造成轨底横向裂纹（图2－9c）