钢轨的闪光焊焊缝是在1 300℃左右高温下顶锻形成的，在接近1mm熔合脱碳面（外观为一条白线）的两侧有2～3mm的晶粒长大区（粗晶），在熔合面上有时还有灰斑缺陷。焊缝上的这5mm左右的区域使钢轨焊缝比线材料的强度和塑性低了许多。在落锤试验时裂缝从缺陷和熔合面两侧的粗晶区交错分展裂开。一般母材的晶粒度为4～5级，焊缝上的粗晶为1～2级，灰斑缺陷一旦生成难以消除，而粗晶却可以通过焊缝正火处理来消除，通过正火可以使粗晶变为比母材晶粒度更大的细晶为7～8级。这样不仅消除了原来粗晶的有害影响，还可以抵消灰斑的有害因素，使焊缝在使用中更安全。
图4-38为正火工序，配有1套正火设备，由中频感应加热装置和移动小车两大部分组成。当焊头温度降到500℃以下后，正火设备将钢轨接头再次加热至850～900℃，经空冷后，达到细化组织，提高焊缝机械性能的目的。中频感应加热装置的主要组成部分有：可控硅中频电源装置、中频淬火变压器、控制柜和感应加热器等。感应加热装置由水泵、冷却塔、水池等组成的循环水进行冷却。正火是细化焊缝结晶颗粒，以提高其延伸率和冲击韧性。正火后立即进行强制风冷以提高焊缝的硬度。
图4-38 正火
正火起始时，钢轨轨头表面的温度应低于500℃，每个焊接头正火次数不得超过3次。接头需重新正火时，应将接头通过自然冷却或喷风冷却方式冷却至500℃以下。
正火温度应满足相应工艺参数规定，误差±10℃。轨顶面与轨底角加热温差应不大于100℃且轨底角温度不宜低于790℃，轨腰三角区正火温度应大于800℃且低于970℃（轨顶面加热测量位置：焊缝顶面中心；轨底角加热测量位置：距轨底边缘0～10mm；轨腰三角区测量位置：轨腰与轨底上表面的结合处）。正火结束后必须对焊接头进行喷风（图4-39、图4-40）。
图4-39 U75V钢轨焊后（未正火）温度冷却曲线图
（测温结果为车间室内冷却）
图4-40 正火后（正火温度900℃）温度变化曲线图
正火时间应符合工艺参数的要求，由于各种原因造成的冷头（包括25m轨接头）进行正火时，加热时间可适当延长，但不得超过210s。
钢轨焊缝在线正火机设备情况如下：
（1）系统构成
GZH-70型钢轨焊缝在线正火装置由中频电源、在线正火小车、风冷系统、水冷却系统、控制检测显示及操作系统等部分组成。图4-41所示的各个环节组成。
图4-41 钢轨焊缝在线正火机系统组成图
主要技术参数如下：
进线电压：三相380V。
标称功率：100kVA。
中频电压：750V。
中频频率：1 000～2 500Hz。
冷却方式：采用压缩空气风冷的方法。(www.xing528.com)
图4-42 正火设备
（2）感应加热小车
正火小车由车架、感应器、电容、变压器、限位杆等组成。车架是整个小车的骨架，用来承载小车各部件；感应器是小车的核心部分，对钢轨焊缝进行正火；变压器电容分别用来改变电压储存电，限位杆用来支撑小车，保持小车平衡。
（3）中频电源
中频电源分为整流和逆变两个部分，整流部分将工频三相交流电变成直流电，直流电再经逆变变为1 000～2 500Hz的中频电源，给在线正火小车的感应器提供电源，对钢轨焊缝进行加热。
（4）风冷系统
风冷系统是对加热后的钢轨迅速进行冷却，达到正火目的。风冷系统包括空压机、1m3储气罐、移动式吹风装置。储气罐中0.8MPa压缩空气经减压阀变为0.5MPa，输送到移动式吹风装置，吹风装置直接对焊缝部位降温处理。
（5）水冷却系统
正火过程中功率部件都会发热，冷却系统保护功率部件不被烧毁。水冷却系统由水箱、泵、阀、水管、制冷机等组成。水经泵加压后，从水箱经进水管分配到各需要冷却的部件，然后经回水管到水箱。
（6）电气及控制系统的结构与功能
在线钢轨焊缝正火机的电气及控制系统，从功能上可划分为晶闸管中频电源、人机界面自动控制、红外测温、LC谐振（槽路）、感应器5个部分。
图4-43 正火设备
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