钢在不同的温度下具有不同的内部组织结构，而内部组织结构发生变化必然使钢的力学性能也发生改变。钢轨的wC=0.5%～0.8%，属于亚共析钢，在Ac1线(723℃)以下时，钢的内部组织是铁素体和珠光体，这种钢表面淬火后形成马氏体组织，具有很高的强度和硬度。

在焊接之前，钢轨先预热到230～250℃，做一次低温回火处理，使焊缝部位的金属冷却后不开裂，这时硬化层的结构由马氏体向回火马氏体转变，使钢的内应力局部消除，韧性有所增加，而硬度几乎不降低，也可保证钢轨在预热温度下不变形。如果预热温度过高，会使原表面硬化层的马氏体组织转变成其他组织，比如索氏体，导致钢轨硬度降低。在钢轨对接焊时，随着焊接温度的升高，焊接部位的回火马氏体开始向其他组织转变。焊接要间断进行，尽量减少焊接部位的热量，使钢轨焊接过程中始终保持230～250℃的温度。当这一部位焊接结束，如在空气中迅速冷却到230～250℃，回火脆性是经常遇到的问题。

对一般碳钢而言，马氏体开始形成温度为200～350℃，而钢轨是含锰元素的合金钢，钢轨的马氏体形成温度应为100～200℃。这就要求钢轨全部对接焊接后，应加热到230～250℃后在空气中缓慢地冷却，经过≥0.5h，温度从230～250℃缓慢地冷却到室外温度，这样焊缝金属才能逐步转变成马氏体组织。由于焊缝部位合金与轨道整体缓慢冷却到室外温度，所以使焊缝部位的内应力减小，表面不产生裂纹。另外，硬度计测试，轨道顶部焊缝达到了轨道顶部表面原来的硬度，说明表面硬度也达到了要求。

由于钢轨焊接性能较差，因此焊接工艺较为繁琐，要把0～300℃的温度计固定在钢轨上，在距离焊缝两边100mm长的位置，用2～3把焊炬同时对钢轨预热。当钢轨温度达到230～250℃时，先用E5016焊条从钢轨底部边加热边堆焊，堆焊至轨道头部时，再用D322焊条边加热边堆焊。焊接要间断进行，尽量减少焊接部位的热量，使焊接过程中始终保持轨道温度230～250℃。全部焊接完成后，还要继续加热到250℃，再将钢轨在空气中经过≥0.5h时间缓慢冷却到室外温度(30℃左右)，以防止裂纹产生。焊接后应检查焊缝处和与钢轨衔接处有无明显痕迹及焊后硬度。焊后用气动砂轮磨削，使钢轨头部的堆焊缝与原钢轨表面保持在同一平面上，具有同样表面粗糙度。

电焊机1～2，焊炬2～3把，0～300℃温度计一只，氧气、乙炔气。焊前将焊条放在350～400℃烘箱内烘焙1h以后，把对接的钢轨平放在水泥地面上支好，对接焊缝间隙20mm，校直、校平，钢轨对接表面除油、除污、打磨及擦洗干净。