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辙叉是铁路线路的关键构件之一,服役过程中受到巨大的交变冲击载荷和高应力的作用,不仅要求材料具有高强度高韧性,还要求材料耐磨损等,为铁路的安全、高效提供保障。空冷贝氏体钢具有高的强度（1200MPa以上）、良好的韧性（室温冲击韧性40J以上）,良好的焊接性等优点,因此被普遍认为是制造钢轨及辙叉的新一代结构材料。但是,随着我国铁路向重载化方向快速发展,对铁路用关键部件辙叉的强韧性、耐磨性和抗疲劳性提出了更高的要求,同时无缝线路的大力发展也要求钢轨和辙叉具有良好的焊接性。提高贝氏体钢轨性能的方法有合金化法和热处理方法,合金化法主要通过添加Mn、Cr、Mo、Ni等合金元素提高钢的强度和硬度,保证贝氏体钢具有良好的韧性,但加入合金元素过多易使贝氏体钢的组织产生偏析,对材料的力学性能和组织均匀性、稳定性不利。实际生产中,热处理方法主要通过等温处理和控制冷却实现贝氏体钢的组织控制。为了获得良好的贝氏体组织,必须尽量减少贝氏体钢中的合金元素含量,提高贝氏体组织的均匀性和稳定性。同时,结合热处理,调节贝氏体钢的性能和组织,使其达到良好的强韧性配合。本文设计了9种贝氏体钢,采用真空感应熔炼炉进行冶炼并锻造,评价了不同成分贝氏体钢的强度、硬度、室温冲击韧性,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等技术对各材料的显微组织进行了研究,并探讨了C、Cr、V、Ni、Al等元素对各材料组织和性能的影响。结果表明,贝氏体钢的组织主要为无碳化物贝氏体+M/A岛,薄膜状残余奥氏体分布在贝氏体铁素体板条间,也有少量分布在贝氏体铁素体板条内,与板条成20°40°夹角。随着C含量增加,M/A岛数量和残余奥氏体的含量增多,贝氏体钢的强度随之增加,塑韧性先增加后降低。随Cr含量增加,贝氏体钢的组织变细,贝氏体铁素体尺寸减小,板条间薄膜状残余奥氏体厚度变薄,贝氏体钢的强度随之增加,A和Z先增高后降低。添加V、Ni有利于提高钢的强度和硬度,改善钢的韧性。Al与Si有相似的作用,能够抑制贝氏体中的碳化物析出,使贝氏体钢形成无碳化物组织,但添加Al后贝氏体组织较粗,添加Al代替部分Si的贝氏体钢抗拉强度低于1250MPa,远低于其他贝氏体钢的抗拉强度（1400MPa以上）。通过合金元素优化,得到了强、韧、塑性配合较好的化成成分,其力学性能为:Rm=1467MPa,Rp0.2=850MPa,A=17.0%,Z=45.5%,KU2=52J,HRC=44.4。对试验贝氏体钢进行了热处理,热处理工艺为:900℃保温1.5h随炉冷却至室温+900℃保温1.0h空冷至室温+300℃保温34h空冷至室温。热处理使组织均得到了不同程度的细化,原贝氏体铁素体板条间的残余奥氏体厚度减小,贝氏体铁素体板条变得细长。XRD测试结果表明,经热处理后试验贝氏体钢的残余奥氏体含量均下降。力学性能测试结果表明,热处理对贝氏体钢的力学性能产生了不同的影响。在实验室试验的基础上,进行了辙叉贝氏体钢工业化试制,并对其连续冷却特性曲线进行测定,得到了特征点Ac1=730℃、Ac3=873℃、Ms=320℃。由连续冷却特性可知,在0.05℃/s1.0℃/s冷速范围内,该贝氏体钢可获得以贝氏体为主的组织,当冷速大于1.5℃/s时,获得的组织为低碳马氏体为主;随着冷速增大,低碳马氏体含量逐渐增多。对工业化试制的贝氏体钢进行热处理优化试验,由显微组织和力学性能分析结果发现,退火可使贝氏体钢的晶粒细化,有助于改善钢的塑韧性,而正火温度过高可使晶粒粗化,不利于钢的塑韧性。由此得到了优化后的热处理工艺。本文研究的贝氏体钢已用于制造镶嵌翼轨式合金钢组合辙叉,使用情况表明,上道半年至一年后,贝氏体钢辙叉的翼轨和叉心表面质量良好,磨耗较少,基本没有出现剥离掉块等伤损问题。