钢轨钢情况调查

PD3 钢轨生产中的损伤

王清泰针对攀钢PD3 钢轨在大生产初期出现的钢轨矫段、钢坯断裂及钢坯过烧问题，运用宏观观察和金相方法，分析了材料失效的主要原因。认为是:

(1)钢轨表面结疤和冷伤缺口以及擦伤产生的淬火马氏体是钢轨矫段的主要原因。减少各种表面缺陷和严重冷擦伤，可以有效地减少钢轨矫段。

(2)钢坯断裂是钢坯经火焰清理产生的淬火马氏体。在后来的钢坯运输过程中所处位置受到过大弯曲拉应力的结果，确保清理温度和避免钢坯受过大拉应力，可减少钢坯断裂。此外，提高钢坯表面质量，减少清理面积，也能减少钢坯断裂的隐患。

(3)钢坯过烧，主要是轧前的加热操作不适当造成。减少PD3 钢坯过烧的方法，是比U71Mn 更严格控制加热温度和在高温下的停留时间。

PD2 钢轨的损伤

李建萍等 针对PD2 钢轨在实际使用过程中出现的损坏开裂情况，对不同炉号、不同服役道路位置的钢轨进行了宏观和微观的全面检测和分析。发现PD2 钢轨表面损伤情况主要呈现为多处人字型伤损，两个人字型伤损距离大小约为55 ～150 mm ，单个人字型伤损大约为60 mm ×30 mm×11 mm(长×宽×深)。出现这种损伤的原因是PD2 钢轨的最终组织中含有硬度偏低组织———索氏体组织，钢轨的硬度平均值为HB 311 ，低于GB2585-81 国际规定硬度值HB 390 ，造成了钢轨材料的抗拉强度σb 性能下降，从而降低了钢轨的疲劳极限σ-1 ；另外，钢轨表面的晶粒变形严重，其晶粒已呈纤维状，造成钢轨横向力学性能下降，即钢轨承受主应力方向力学性能变坏。

钢轨断裂

2001 年7 月，在黔桂线K9 595 m 处一钢轨突然发生横向断裂。该钢轨为U71Mn 60 kg/m ，25 m 螺栓孔定尺轨，于1999 年12 月铺设在线路上使用至断裂共服役19 个月，断裂位置距轨端2.82 m 。

邓建辉等采用电子显微镜和光学显微镜对该钢轨进行了宏、微观检验。结果表明，钢轨断裂起源于轨底一侧轨脚外伤缺陷处，造成该钢轨断裂的原因是钢轨一侧轨脚的外伤缺陷及其马氏体和莱氏体组织。

钢轨裂缝

柳州铁路局在进行钢轨线路焊接打磨时，发现一支U71Mn 60 kg/m 钢轨端面轨底脚部位有一严重裂缝缺陷，邓建辉经研究认为，钢轨中的空洞型裂缝是与钢轨表面不相通的封闭型缺陷，是铸锭时保护渣卷入钢水中形成的大型夹渣所造成的。由于钢轨内部轨底脚边沿属现行超声波探伤盲区，探伤检测难以发现；但这类缺陷危害极大，严重危及行车安全。因此对目前的超声波探伤方法应进行改进，在轨底脚部位设置探头，以避免探伤检测出现漏检。

钢轨使用后的表层组织与性能

钢轨投入使用后，在钢轨表面和车轮接触部位呈现出肉眼可见的白色，该白色部位在侵蚀剂中不受侵蚀，故称为白层。对白层的形成原因目前还没有定论。一种观点认为白层的形成是高速列车区间由于车轮在钢轨踏面上打滑而造成的，但在极少发生打滑区段的钢轨表面同样存在白层。另一研究认为，高速列车区间钢轨表面形成白层，其组织为纳米结构等。

赵秀娟等通过对使用后的U74 钢轨表面形成的白层组织进行分析表明，运行约3 年的钢轨，由表面至心部显微组织变化为:第一层为白层(约40～ 70 μm)；第二层为珠光体变形层(约65 ～ 90μm)；第三层为珠光体未变形硬化层(约130 μm)；白层显微硬度在距表面40 μm 处，硬度最高约达800 HV ，比心部硬度高2 倍多。通过X 射线衍射、透射电镜形貌和选区电子衍射分析，确认白层的组织为过饱和碳的单相的α-Fe 、晶粒显著细化，有纳米级晶粒形成，约40 nm(衍射花样为球状)。

国外学者对钢轨滚动接触疲劳的认识

2000 年底至2001 年初大面积钢轨滚动接触疲劳引起了英国铁路断线。对此，英国皇家工程院院士史密斯认为，钢轨滚动接触疲劳由三部分组成:轮轨接触面表面引起的初级裂纹；由接触应力场引起的浅脚裂缝的发展；钢轨内部深层次大面积的应力场裂缝的延伸。这三个因素在转换时就产生了开裂的可能。另外自然磨耗或打磨产生的磨耗也可能促进裂纹的发展。

其他钢轨损伤情况调查

1 　宝兰二线钢轨波浪弯曲情况

2002 年6 月发现铺设于宝兰二线的包钢产U74 60 kg/m 钢轨淬火后经过半年多运营，出现大量波浪弯曲，波长周期没有规律性。目测有波浪弯曲钢轨2192 支，占目测钢轨的37.17 %。

2 　发现的其他线路钢轨波浪状弯曲伤损状况

(1)上局苏州工务段沪宁线下行K59 处铺设使用的PD3 钢轨，在运营初期出现钢轨的周期性垂直弯曲，造成线路不平顺。

(2)广深准高速铁路使用U71Mn 钢轨段，自开通运营以来钢轨波浪状不平顺较为严重。

(3)郑州铁路局京广线使用同一钢厂生产的PD3 钢轨，在低速时未发现异常，但自1999 年快速列车开行后，发现钢轨轨面呈明显的波浪状不平顺。

(4)青岛工务段1998 、1999 年铺设的U74 60kg/m 钢轨部分路段，在运营短时间内并没有发现明显的波浪弯曲。1999 年7 月检查时发现钢轨有明显的波浪弯曲。随着列车的提速，这种波浪弯曲表现愈来愈明显。

(5)2001 年秦沈客运专线综合试验段，在铺设攀钢和鞍钢PD3 钢轨试验段，年检发现钢轨有3 m 左右的周期性不平顺，而对法国钢轨试验段区间检查未发现3 m 左右的周期性不平顺 。

钢轨钢碳含量

对于钢轨钢生产，既要保证其具有足够高的强度，又要致力于提高其韧性。为此，不能靠单独提高含碳量，而是应该采取合金化的途径，即发展中碳多元合金化高强度高韧性钢轨钢。钢轨淬火是提高钢轨强度、韧性、耐磨性，延长使用寿命的有效途径。国外热处理钢轨的实际碳质量分数:日本为0.76 %～ 0.81 %，俄罗斯为0.71 %～0.80 %，卢森堡为0.78 % ～ 0.82 %，英钢联为0.76 %～ 0.77 %，奥钢联为0.75 %～ 0.81 %，碳质量分数最大波动范围为0.09 %，最小为0.01 %。我国钢轨:U74 的碳质量分数为0.67 %～ 0.80 %，U71Mn 为0.65 % ～ 0.77 %，PD3 为0.70 %～ 0.78 %，BNbRE 为0.70 %～ 0.82 %，最大波动范围0.13 %，最小为0.08 %。由于碳含量波动范围大，淬火工艺参数难以控制，不能充分发挥淬火的技术优势，钢轨的内在性能未能通过淬火充分发挥出来，甚至稍有不慎就会出现马氏体。因此，碳含量波动范围应进一步减小。

钢轨钢硫、磷含量

提高钢轨纯净性必然伴随着钢轨成本的提高，因此不同线路用钢轨往往对纯净性的要求不同。众所周知，钢中有害元素P 、S 含量可以从一个侧面反映对纯净性的要求，日本JIS 钢轨标准规定，抗拉强度等级为687 MPa 和736 MPa 的钢轨，要求w [ P] ≤0.045 %，w[ S] ≤0.05 %，而对抗拉强度等级为804 MPa 的钢轨，要求w [ P] ≤0.03 %，w [ S] ≤0.025 %。EN 钢轨标准规定:对轨头表面硬度为200HB 的钢轨，P 、S 质量分数不大于0.035 %；对轨头表面硬度为220 ～ 260HB 的钢轨，P 、S 质量分数≤0.025 %；而对合金轨及热处理轨则要求w [ P] ≤ 0.020 %，w [ S] ≤0.025 %。

提高钢轨纯净度可以进一步提高钢轨接触疲劳性能，减小钢轨使用中核伤的出现概率。目前国外先进国家钢轨硫、磷含量比较低，而我国目前还规定为w [ S] ≤0.040 %，w [ P] ≤0.035 %，需要进一步降低S 、P 含量，向国际标准靠拢。

钢轨钢夹杂物

(1)夹杂物分布的影响

大量的钢轨失效分析表明，夹杂物在钢轨中的分布位置是影响钢轨破损类型的主要因素:

①当夹杂物出现在踏面表层或亚表层时，易在钢轨局部踏面形成深层剥离掉块类型的疲劳损伤，即“局部剥离” ，深度可达4 ～ 5 mm ，而局部剥离坑易产生横向裂纹，从而形成“起源于轨头表面的横向疲劳裂纹型核伤” 。

②当夹杂物位于踏面下5 ～ 12 mm 时，易形成“纵横裂型核伤” 。

③当夹杂物(主要是低倍夹杂和白点)位于踏面下较深位置时，易形成“起源于轨头内部的横向疲劳裂纹型核伤” 。

④当夹杂物沿轨头纵向分布时，易形成轨头纵裂。

⑤当夹杂物出现在轨腰时，易形成轨腰纵裂。

⑥当夹杂物出现在轨底时，易形成轨底纵裂或横向折断。

(2)夹杂物种泪的影响

钢轨中不同种类的夹杂物对钢轨破损程度的影响不同:

①氧化铝

在各类夹杂物中，链状氧化铝无疑最为有害。大量检验分析结果表明，链状氧化铝夹杂是形成条状疲劳裂纹源进而导致核伤的主要原因，因而国外钢轨标准对氧化铝夹杂物数量有严格要求。

②硅酸盐

硅酸盐的危害性也较大，除诱发核伤外，还是造成钢轨局部深层剥离的主要原因，国外钢轨标准对硅酸盐数量也有限制。

③硫化物

相比之下，钢轨疲劳损伤对硫化物的敏感程度不及上述两类氧化物。因此，就提高钢轨疲劳性能而言，改善氧化物夹杂的纯净度比改善硫化物的纯净度更为有效。

④低倍夹杂和白点等低倍缺陷

钢轨中的低倍夹杂、白点等低倍缺陷，是形成内部横向疲劳裂纹的主要原因，严重危及行车安全，须严格加以限制。

(3)夹杂物尺寸或数量的影响

关于夹杂物导致内疲劳缺陷的临界尺寸，目前还无定论，但普遍认为，随着轴重提高或速度提高(即动载荷增大)，引起钢轨疲劳损伤的夹杂物临界尺寸将减小。

结合现代钢轨生产技术和高速铁路发展制订的EN 钢轨标准中，对氧化物夹杂提出了严格要求，规定钢中氧化铝夹杂物里小于10 μm 的为95 %以上，而大于10 μm 小于20 μm 的不得超过5 %。

钢轨的外形尺寸

由于速度的提高对钢轨表面的平顺性要求更加严格。在实际钢轨交货中，端头不平顺还要大些，特别是目前钢轨端头，矫直存在暗面，使钢轨的焊接平顺性达不到要求。目前规定快速线路钢轨焊接表面平顺性0.3 mm/m(向上)，实际上很难做到。轮轨动力测试结果表明，在接头处均出现应力峰值。因此，提高钢轨表面平顺性是提速线路的迫切需要 。

目前，钢轨钢的主要质量问题有二:一是在外观质量方面，钢轨几何尺寸公差大，轧痕、划伤、裂痕等表面缺陷多；二是内在质量方面，存在夹杂、偏析等冶金缺陷。这些缺陷成为钢轨钢损伤的主要诱因。

钢轨强度及轧制质量

(1)磨耗与塑性变形问题突出

铁路曲线段上钢轨侧磨问题突出。在石太线曲率半径R =300 ～ 400 m 的曲线段上，最短的7～ 8 个月就磨耗到限；在津浦线R =500 ～ 600 m的曲线上，一年半左右钢轨就要调边使用，这远低于线路的大修周期。在直线段上，由于轮轨接触应力达到或接近钢轨的屈服极限强度，有的新轨上道3 ～ 6 个月左右轨头就过早地出现飞边。

(2)剥离掉块

由于轮轨接触疲劳作用，产生疲劳层，从而引起剥离掉块。主要出现在淬火轨上。随着铁路运量和轴重的增加，钢轨剥离伤快问题也日益突出。

产生钢轨剥离掉块主要是由于钢轨材质不纯、淬火工艺不当、轨底坡设置及涂油工艺不当等因素引起的。广州、北京等铁路局采取加楔形胶垫调整轨底坡、间断涂油让较轻剥离部位磨掉等措施来防止剥离掉块的发生，取得了较好效果。

(3)波浪磨耗

波浪磨耗是指钢轨踏面在全长出现周期性高低不平的波状磨耗，而轨头下颚和整个断面仍保持平直。波浪磨耗在石太线、丰沙线、大秦线等运煤专线上问题比较突出，在广深准高速线路上，也开始出现，并且表现较为严重。

影响波浪磨耗(简称波磨)的因素较多，第一类因素影响波磨的形成，即决定轮对粘滑振动是否出现；第二类影响波磨的发展，即加剧或减缓粘滑的振动强度、加强或减弱不均匀磨损的累加效应。一般来讲，许多在波磨形成过程中起作用的因素，对波磨的发展也有决定性影响。有些因素虽影响波磨发展速率，但并不决定波磨是否形成，控制这些因素也可有效减缓波磨。

预防波磨的关键，一是消除曲线地段轮对的粘滑振动；二是消除由粘滑振动引起的钢轨不均匀磨损的累加效应。

为了减缓波磨，常采用如下措施:

①减小轨道不平顺。减小轨道不平顺对减缓波磨及其他轮轨病害均十分有利。减小轨道不平顺可减少粘滑振动的发生的概率及钢轨不均匀磨损的累加效应，从而有效地控制波磨发展速率。减小轨道不平顺主要是指减少诸如钢轨接头、轨面剥离、擦伤及钢轨死弯等脉冲不平顺。脉冲不平顺导致轮轨冲击，引发轮对粘滑振动，是对波磨形成和发展影响最大的轨道不平顺。计算表明，在完全平顺的轨道上，货车在半径600 m 以上的曲线地段几乎不会发生轮对粘滑振动，但因接头不平顺的作用，在半径2 000 m 的曲线上也可能发生轮对粘滑振动。多数波磨从接头附近始发的现象说明了这一点。

②加大轨道弹性、提高轨道阻尼。轨道增弹减振对减少轮轨其他病害也是有利的。增加轨道弹性可有效地减小轮对粘滑振动发生的概率；而提高轨道阻尼则可明显降低波磨的发展速率。

③适当降低曲线地段外轨超高。过超高加大轮对粘滑振动，而欠超高抑制甚至消除轮对粘滑振动。车速较低且轴重较大的货车对波磨形成和发展的影响最大。因此，在主要运行货车的线路上，外轨且主要出现磨损型波磨的曲线地段铺设淬火轨，可采用尽量降低外轨超高的办法减缓波磨。

④钢轨倒换。轮对在曲线上可能发生粘滑振动从而形成波磨，但在直线上，发生粘滑振动的概率却很小，说明直线地段波磨形成和发展的条件不充分。如将曲线地段的波磨轨倒换至直线上，因粘滑振动消失，磨耗功显著降低，波磨的发展将得到明显抑制。

⑤钢轨打磨。钢轨打磨是减缓波磨最有效的措施之一。波磨一旦出现，又反过来激化和加剧轮对粘滑振动，促进波磨进一步发展，波深越大则波磨发展越快，构成恶性循环。钢轨打磨中断了这种恶性循环的发展过程，减缓了波磨发展速率。

⑥提高钢轨材质强度及耐磨性能。提高钢轨耐磨性能，是最主要的减缓措施之一。轮对粘滑振动是波磨的成因，但波磨的形成和发展却表现为钢轨不均匀磨损或不均匀塑性变形的逐步累积。能够减缓轨头磨损和塑性变形的措施就能减缓波磨，钢轨耐磨性能的提高，无疑会延缓波磨的形成与发展过程。

⑦增大轮对轴的刚度。轮对轴的刚度偏小是易于激发轮对粘滑振动的因素之一，如采用空心车轴，并增加轴径，使轴刚度提高1 倍，可有效地抑制钢轨波磨。

⑧增大一系悬挂阻尼。设置一系悬挂的机车和客车，一系无阻尼或阻尼偏小是激发轮对粘滑振动的主要因素。因此，增设或加大一系阻尼是有效减缓波磨的措施之一。也是迅速衰减轮轨冲击振动，减缓轮轨系统中其他病害的重要技术措施。

⑨控制涂油润滑。以减缓曲线外轨侧磨为目的的轮缘或轨侧涂油润滑，对减缓波磨是不利的。同时，过量涂油对减缓钢轨剥离也不利。因此，涂油润滑绝不是越勤越好。但目前对合理的涂油工工艺还缺乏深入系统的研究。

(4)核伤

起源于轨头走行面下一定深度范围处的内部疲劳裂纹，在钢轨的伤损中占有一定的比例。钢轨疲劳伤损以轨头核伤为多，它随着通过总重的增加而增多。疲劳裂纹源常由夹杂物开始，微裂纹逐渐发展为核伤且表面伤损贯通，氧化形成黑核。

因此，延长钢轨使用寿命，减少核伤的关键在于提高钢质纯净度。核伤轨的特点是:高坡及曲线地段核伤较多，曲线磨损量较少及曲线钢轨下股发生核伤较多。

横向疲劳断裂和脆性断裂

虽然占的比例非常小，但客观上存在危害极大，产生的原因:由钢轨的低倍缺陷或表面缺陷引起的横向疲劳裂纹；由马氏体引起的钢轨横向疲劳断裂；由钢轨轨颚的辗堆造成的钢轨横向疲劳断裂；由轨底存在的外伤引起钢轨横向疲劳断裂。

螺栓孔裂纹

螺栓孔裂纹占重伤钢轨的40 %以上，属疲劳伤损。由于钢轨螺栓孔部位存在冶金缺陷，其周边易产生局部应力集中，导致裂纹萌生，疲劳扩展，造成钢轨断裂。应加强螺栓孔倒棱，引进螺栓孔冷扩张技术等来防止螺栓孔裂纹的产生。

轨头踏面线纹，纵向裂纹及劈裂

所谓线纹是指在钢轨表面存在微细裂纹，属表面缺陷。这种裂纹在热轧后的钢轨上由于氧化铁皮的覆盖，在新轨上道初期有时难以发现；待使用一段时间后，经列车车轮辗压，表面氧化皮被磨掉而使线纹、裂纹暴露出来。线纹、裂纹的特征是呈现深浅不等、数量为一至多根成簇分布并沿轧制方向纵向排列。线纹的长度有0.5 ～ 18 m ，现场发现最深为7 mm ，一般在0.2 ～ 2 mm ，而且在轨头发现，轨底数量少。

产生原因主要是钢锭的皮下气泡、超深的表面气孔、浅的凹坑、钢坯表面清理过深及轨温不均或在轧制过程中出现的耳子等。若线纹、裂纹深度较浅，钢轨磨耗速度大于裂纹扩张速度时则轨头表面的线纹有可能被磨掉；若线纹、裂纹较深，有可能逐渐扩张为裂纹、剥离直至断轨 。

钢轨按中国国家标准和冶金工业部标准分为铁路用钢轨、轻轨、导电钢轨和起重机钢轨等。

(1)铁路用钢轨

在碳素钢轨基础上发展了低合金钢轨。高碳低合金钢轨比碳素钢轨强度高，耐磨性、耐压性、抗脆断性和抗疲劳断裂性更好。铁路用钢轨品种用38、43、50、60、75kg/m等。在钢轨生产过程中应特别注意防止白点的产生。

(2)轻轨

主要用于矿业和林业，其品种有5、8、11、15、18、24kg/m。轻轨主要由碳素钢制造，少部分使用低合金钢制造。在矿山、井下以及林区等处用的轻轨要求耐腐蚀，为此钢中加入适量的铜、铬、磷、钒等合金元素。

(3)导电轨

用于地下铁路导电的钢轨，要求有良好的导电性，即15℃ 时电阻率小于0.125μΩ.m.它采用优质低碳铝镇静钢制造。

(4)起重机钢轨

用于各种起重机导轨用的特种截面钢轨，其化学成分和制造工艺与铁路用钢轨相同。品种有QU70、QU80、QUl00、QUl20等 。

从1997 年到2001 年，我国完成了铁路的四次大提速。2004 年4 月，铁道部将对铁路进行第五次全面大提速。“十五”期间， 铁道部还将对我国28 条线路完成大规模提速。目前， 我国高速铁路的建设和发展进入了一个崭新的阶段，铁路的行车速度普遍提高，秦沈客远专线时速已达200km/h ，京沪高速铁路的运行时速将达到300 ～350 km/h 。我国铁路已经形成了高密度、大轴重以及高速度并举的局面。速度和轴重的同时提高，无疑地对钢轨的使用性能也提出了更高的要求。钢轨钢的质量问题越来越受到人们的广泛关注 。

由于列车速度和重量的同时提高，使用部门对钢轨综合性能提出了越来越高的要求，要求钢轨向重型化、强韧性、纯净化和高精度化发展。

钢轨钢重型化

钢轨重型化增加了钢轨的刚度，列车作用于钢轨上的压力可分散在较多的轨枕上，从而减少了轨枕、道床及路基的应力。同时，由于钢轨刚度的增加，其动力纵断面比较平顺，产生的附加压力相应减弱，轨道结构残余变形积累也相应减少。从对轨道的动力测试结果及计算得出:钢轨越重，钢轨非接头区的附加动力值越小，若以50 kg/m钢轨附加动力值为1 ，则43 kg/m 钢轨为1.08 ，60kg/m 钢轨为0.89 ，75 kg/m 钢轨为0.82 。可见，采用重型钢轨可以提高轨道结构承载能力，延长线路大修周期，具有明显的技术经济效益。

由于钢轨重型化后，钢轨接触疲劳伤损占伤损总数的比例提高。因此，必须同时增加钢轨抗磨性及抗接触疲劳能力，对其材质，尤其是轨头部分进行强韧化处理。根据经验可概略地认为43 kg/m 、50 kg/m 、60 kg/m 、75 kg/m 重轨每提高一级可提高运量50 %或以上，轨重增加，不仅可以提高货运密度，延长重轨使用寿命，而且可以节约钢材。 用60 kg/m 重轨代替50 kg/m重轨可以节约钢材28 %，用75 kg/m 重轨代替50kg/m 重轨铺设严重超负荷线路，可以节约钢材35.71 %。

钢轨钢强韧化纯净化

经实测，轮径840 mm ，轴重21 t 的货车在平顺轨道上正常运行时，其轮轨接触应力可达到1 230 MPa以上。而目前，普通碳素钢轨极限强度U71Mn 为880 MPa ，U74 为780 MPa ，淬火后也只能达到1 100 ～ 1 200 MPa 。因此，即使在现有运营情况下，钢轨的强度已不适应。

从钢轨服役情况看，伤损情况较为严重，表现在轨头侧向和垂直磨耗速度过快，剥离、压溃、波磨，甚至发生早期断裂。在全国范围内，曲线上股钢轨波磨范围逐年增大，已成为影响钢轨寿命和行车安全的重要因素。上述钢轨存在的问题，从钢轨材质方面分析，主要是强度低、韧性差，夹杂物多，易形成疲劳裂纹源，导致钢轨早期失效。因此，今后钢轨应从强韧化和纯净化作为主要努力方向。解决这个问题的出路应从强韧化和纯净化入手。其主要措施:

(1)发展强度比U71Mn 高一等级的钢轨，如攀钢生产的PD3 高碳微钒轨和包钢生产的含铌稀土轨。这两种钢轨的抗拉强度已达980 MPa 的水平，可以满足一般线路的需要。到目前为止，PD3 钢轨已铺设50 万t ，稀土轨从1998 年推广以来，已上道1.5 万t 。考虑到酸雨气候和长大隧道的需要，研制高强耐蚀钢轨也很有应用前景。

(2)大力发展全长淬火钢轨。这是铁道部实行的一项主要技术路线。淬火轨比轧态轨成本增加不到10 %，但使用寿命延长一倍，这样的技术路线符合低成本的要求。随着列车轴重的增加，尤其要研制σb ≥1 300 MPa 、σs ≥980 MPa 的超高强度钢轨，以满足小半径曲线及繁忙、重载线路的需要。PD3 钢轨和稀土钢轨经全长淬火能够适合铁路重载、繁忙干线的需要。

(3)钢质的纯净化是钢轨重型化、强韧化的基础。我国钢轨生产厂经过技术改造，已具备了控制杂质总量的条件。对夹杂物的要求:200 km/h 钢轨A 类≤2.5 级，B 、C 、D 类≤1.5 级；300 km/h 钢轨A 类≤2 级，B 、C 、D 类≤1 级。

(4)关于钢轨金相组织。选择钢轨最佳金相组织越来越被世界钢轨界重视。现阶段，就获得较好的强度和韧性而言，细珠光体组织应为理想选择。从长远看，珠光体钢轨组织进一步细化应为努力的方向。鉴于低碳贝氏体钢研究活跃，因此，低碳贝氏体钢轨也可作为基础性研究开展，以解决珠光体钢轨进一步提高强度因其本身受到局限的问题。

(5)对冶金技术的其他要求。通过控轧控冷细化晶粒，防止晶界脆化，降低高强度钢轨对延迟断裂的敏感性；控制凝固过程，达到钢轨材质均匀化；调整化学成分，提高高强钢轨的焊接性能；添加合金元素进一步提高钢轨耐磨性能等，都是提高钢轨使用性能的有效措施。

此外，在发展高强和耐磨钢轨问题上有两点需要冶金行业和铁路行业共同注意:一个是高强钢轨的焊接问题。我国铺设无缝线路已超过2.5万km ，占我国铁路延长长度的1/3 ，钢轨在服役过程中折断部位经常发生在焊接区域。另一个是关于磨耗问题。要选择轮轨关系的最佳配合，统筹考虑。钢轨并非越硬越好，而是需要一定的磨耗速率，否则最大接触应力反复出现在钢轨同一部位，会产生疲劳源而引起剥离掉块。

钢轨钢高精度化

主要涉及两方面问题:断面尺寸公差和平直度。我国现有钢轨标准中关于断面尺寸公差、平直度、扭曲及锯切、钻孔公差比EN 标准落后，满足不了提速和高速铁路的要求。为此，1999 年铁道部已出台了200 km/h 和300 km/h 的钢轨暂行技术条件。

应该讲，我国目前钢轨轧制水平尚不能完全达到规定的要求，特别是断面对称性和平直度的要求。应采取的基本措施包括:第一，采用万能轧机轧制；第二，垂直、水平联合矫直和轨端四面液压矫直；第三，采用在线激光测试仪器严格监控和检查 。

迄今为止，我国已对钢轨钢的生产、材质和性能等进行了广泛研究，钢轨钢的质量明显提高，但与国外同类产品相比，尚存在着较大差距。为了满足我国铁路重载、高速化的发展需求，跟上国际钢轨钢的发展潮流，提高我国钢轨钢产品实物质量和市场竞争力，生产出内部质量高纯净度，断面尺寸高精度，全长高平直度和良好可焊性的钢轨钢，将是我国钢轨钢发展永恒的主题 。2100433B

什么是低合金钢轨钢"para" label-module="para">

钢轨是铁路轨道的主要部件，是冶金产品中一个专用钢材品种，钢轨承受列车的重量和动载，受力复杂，轨面磨耗，轨头受冲击，还要受较大的弯曲应力，主要的损伤形式有：磨损主要是上股侧磨和下股压溃，屈服强度不足引起的波浪磨耗以及韧塑性低导致的脆断、剥落、掉块、轨头劈裂、焊缝裂纹等。所以对钢轨钢的基本要求包括：耐磨性、抗压溃性、抗脆断性、抗疲惫和良好的焊接性。

按强度等级划分钢轨应分为下列几类：

(1)标准钢轨，抗拉强度685～835MPa；

(2)耐磨钢轨，抗拉强度880～1030MPa；

(3)特级钢轨，抗拉强度1082～1225MPa；

(4)抗拉强度>1400MPa的钢轨在研制中。

20世纪初采用的是50kg/m轨，现在国际标准轨为60kg/m，美国重轨为77kg/m，***和东欧各国为75kg/m轨。

铁路运输和铁道建设在我国国民经济中占有重要的地位，“十一五”期间和未来10年，对钢轨的需求量会越来越大，质量要求也会越来越高。

进步钢轨强度和综合性能的途径有哪些"para" label-module="para">

(1)热处理强化。在碳素钢或C—Mn钢轨基础上采用在线余热淬火，离线的淬火回火处理或欠速淬火工艺。20世纪80年代发展起来的在线热处理方式，也叫做全长淬火工艺，节能省工、投资少、生产周期短。

(2)在0.7%～0.75%C钢中添加Cr、Mn、Mo、Nb等合金元素，获得980～1250MPa抗拉强度。比较两种强化方法，热处理轨表面耐磨，但内部较差，耐蚀性不能改善。合金化轨里外质量一致，可以考虑改善耐蚀性。

目前国内执行GB 2585—8l标准，主要的钢种牌号有C—Mn钢的U71Mn轨和微合金化的PD3轨和NbRE轨。

我国铁路建设，在“六五”和“八五”期间，以解决运输能力制约国民经济发展“瓶颈”题目，主攻“重载”，在现有设施基础上扩大编组。从“九五”起，提速和高速已成为铁路科技进步的主要体现。通过改造既有轨道结构和研制新型机车车辆，使客车运行速度进步到200km/h，所谓“高速”，指建成200km/h以上的专线客运列车的运行速度。对“重载”列车的钢轨要求耐磨损，抗疲惫。对“高速”列车的钢轨则要求无缺陷和高平直度。

对于钢轨的腐蚀问题，人们采取了多种方法。一是采用阴极保护的方法，重点是解决隧道内钢轨的锈蚀问题。通过此方法制作的耐腐蚀铁路钢轨，由于使用直流电，容易干扰铁路信号,控制操作也较复杂；二是采用有机涂料保护的方法，主要通过对钢轨涂刷有机锌涂料、焦油环树脂和硝基甲酸乙脂漆制作成的耐腐蚀铁路钢轨,由于有机涂料层与钢轨基体的结合力较低，容易脱落；三是采用电弧或火焰喷涂锌、铝或锌—铝合金的方法，由于该方法需要采用喷丸或喷砂清除表面氧化铁皮，生产方法复杂，成本较高；四是在钢轨钢材中加入Cr、Mo、Cu、Ni、P、Re等合金元素以提高钢耐腐蚀性能而得到的耐腐蚀铁路钢轨，该方法生产成本相对较高。

采用在钢轨表面(包括轨头、轨腰和轨底)自动喷涂透明的钢轨专用防锈油，油膜厚度宜控制在30～50 ±5 μm，涂装后的钢轨在野外大气环境条件下，可在1年的时间(长途运输、焊轨堆放和铺轨过程中)内钢轨踏面不完全锈蚀，轨腰和轨底无锈蚀的状态，达到钢轨在生产出厂后至铺轨正式运营的时间内耐锈蚀的短期目标。

待处理的钢轨进入预定工作位置，检测装置检测到轨头后，反馈信号给控制系统，控制系统控制喷雾系统开始工作；钢轨处理完后，钢轨尾部离开制定位置后，检测装置反馈信号给控制系统，控制系统立即关闭喷雾系统，停止喷雾；整个装置工作期间油雾回收器均处于启动状态。

钢轨钢性扣件(rigid rail fastening)是指具有刚性扣压件的钢轨与轨枕的紧固装置零件。采用于大桥无缝线路的K式扣件也属这一类型 。