无缝铁路是近几年轨道交通的发展趋势。钢轨闪光焊是无缝铁路建设过程中的重要焊接手段,但焊接过程中接头附近的金属由于受到焊接热循环的加热作用,因此受热部位的晶粒将出现长大的现象,粗大的晶粒会对接头的强度、硬度和韧性等力学性能造成不利影响。国内主要是利用焊后热处理减小闪光焊接头晶粒尺寸,目前已经有学者通过改变正火方式、优化感应正火线圈结构和调整感应正火频率等工艺参数来调整接头晶粒尺寸,但是采用正火工艺会增加生产工序,降低生产效率,提高生产成本,并且不当正火工艺甚至会降低焊接接头的性能。但欧洲、美国、日本、印度等国家,它们在无缝铁路建设的钢轨焊接标准中焊接接头是不需采用焊后热处理的。随着中国“一带一路战略和中国高铁走出去战略”的推进,在高铁建设中使轨道焊接标准同国际接轨已迫在眉睫。目前国内标准与国际标准存在很大差异,因此有必要对晶粒长大的影响因素和控制焊接接头晶粒长大的措施进行深入研究,为国家战略和标准修订提供支撑。本文对无缝线路建设中常用的U75V、U71Mn和U78CrV钢轨钢的晶粒长大过程进行了研究,得到了U75V、U71Mn和U78CrV钢轨钢的晶粒长大模型,并在此基础上研究了闪光焊工艺参数对接头晶粒的影响,针对晶粒长大及控制的试验内容及结果如下:(1)利用等温淬火试验分别获取了U75V、U71Mn和U78CrV三种钢轨钢的平均晶粒尺寸与温度、时间的联系,建立了晶粒长大模型,发现这三种钢轨材料在加热过程中均存在低温缓慢长大区和高温快速长大区,其中U75V和U78CrV的晶粒粗化温度为950℃,U71Mn的晶粒粗化温度为900℃;(2)在不同的焊接工艺下,沿钢轨轴线的高温区宽度和高温持续时间是不一样的,因此,焊接工艺中的规范参数与接头的晶粒尺寸息息相关;(3)钢轨闪光焊接头的晶粒尺寸受到顶锻量的影响,增加顶锻量可以起到细化晶粒的作用。由于顶锻过程会影响焊接接头的晶粒尺寸,为此对移动闪光焊机的夹钳在焊接过程中的受力和变形情况进行了分析,发现夹钳会因为塑性应变而产生变形,为此,提出了夹钳结构优化的相关措施。