原创 为什么我国修建火车轨道,宁愿用会生锈的铁,也不用不锈钢?
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2025-07-23 09:04:04
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一个有关铁路的问题引起了大家的好奇,我国的铁路轨道从早期的铸铁轨道发展至现在的高锰钢轨道,在各处进行铺轨建设,并且历经了十月革命的风波。

至今为止,我国的很多的高铁线路都是用的高锰钢轨,那么为什么不用不锈钢呢?

为什么我国不用不锈钢修建轨道呢?

铁路铁轨材料的演进。

我国的铁路建设在1861年建成的上海公共滑轨铁路,到现在的我国建设的各种铁路线路,铁路线路一直都处于建设的状态,至今已建设了数百万英里的铁路线路。

在早期的滑轨铁路的铁轨材料的材质多为铸铁材料,然后在发展的过程中渐渐的发现了铸铁的硬度不够,所以在锻造工艺的基础上逐渐将其变成了钢铁材料。

随着我国的铁路建设工艺的逐步发展,走在了世界的前沿,在我国的铁路建设过程中,对于铁轨材料的性能有了更高的要求,在1880年英国的威尔金斯首先用高碳钢制造了钢轨。

随着这项技术的逐渐推广,越来越多的铁路线路采用钢轨代替以往的铸铁材料,经过这个多世纪的发展,不仅是铁路线路的建设上得到了改善。

同时火车的速度和运力也有了很大的提高,不仅是这样,使得铁路建设技术在世界上取得了巨大的成就,铁路建设技术也得到了世界范围内的传播和推广。

在钢轨的生产制造过程中,制作的材料就是普通的碳素钢,在何种环境和气候条件使用就直接影响到这些普通碳素钢的应用使用情况。

在轨道上,长期承受着火车头部和车辆的重量和驱动力,随着火车的使用,对于轨道的使用寿命也有了很高的要求,在1000万吨级的铁路交通量下,高铁路上的轨道使用寿命和磨损情况是非常令人瞩目的。

在轨道上经过了长时间的火车重量的不断重复压力下,导致轨道出现磨损、弯曲、断裂等现象,表明轨道在使用过程中确实不仅所受力大,而且磨损严重。

因此,为了减少这种磨损,提高轨道使用寿命,在轨道的材料上也进行了研究和实践,尝试使用更好的轨道材料,更容易出现的就是高锰钢。

高锰钢被广泛应用于钢轨材料,不仅是因为高锰钢有很高的硬度,在钢轨的使用寿命方面,比碳素钢和锰含量的钢都要高很多。

经过实践和研究发现,高锰钢的硬度是碳素钢的1.6~1.7倍,是含锰量的1.5~1.8倍,并且高锰钢的耐磨性和塑性要比前两者差不多,但是硬度大。

另外,高锰钢的冲击韧性好,抗破裂强度高,尤其是在冬天的时候,能够承受较低的温度。

因为高锰钢硬度高,且不容易发生塑性变形,并且耐冲击,在机械工业中也广泛的应用,这也正是高锰钢在钢轨材料上使用的原因。

钢轨使用过程中,也是经受火车以及车辆的压力和重量,这样就导致了钢轨的磨损,一般来说,钢轨的表面磨损厚度为10mm,表面的硬度就会下降2~3 HRC。

而且在外部的力的不断挤压之下,会使钢轨的表面形成一个坚硬的塑性变形层,这一层外层的质地非常好,相当于表面已经硬化,内部的质地更加的致密,硬度更高。

这种高的硬度不仅能够有效的降低钢轨的磨损,同时还能有效的减少动车组列车行驶过程中对于钢轨造成的磨损问题。

高锰钢轨道和不锈钢轨道的区别。

为什么不用不锈钢,直接使用高锰钢,因为高锰钢的硬度是很高的,但是这种硬度也是相对的,当高锰钢的硬度在一定程度上超过了这个范围,就会导致高锰钢材质变脆,容易出现疲劳破裂。

而且目前来讲,高锰钢轨的硬度基本上要在300HB或者是350HB左右,而且在使用过程中,也会受到外力的影响,使其逐渐的降低一部分。

而且高锰钢轨的生产制作难度要比普通轨高很多,生产出来的成本也要相对高一些,那么选择高锰钢轨就可以减少一些工艺上的难度。

当高锰钢轨的硬度在350HB左右,是一定的时候,就会出现弹性模量方面的问题,这种变化主要体现在弹性模量的改变上,会导致材料变硬。

当然,这种变化对于普通的列车是没有什么影响的,但是对于高铁来讲,因为高铁的速度快,当经过高铁轨的时候,会对高铁造成很大的冲击力。

在冲击力的作用下,就会对材料的性能产生一定的破坏,这样就会导致列车在行驶的过程中产生振动,影响乘客乘坐的舒适度。

因此在选用轨道材料的时候,必须要考虑材质的影响,虽然不锈钢的抗锈性能表现的很好,但是不锈钢的抗拉强度要比高锰钢的要低。

而且不锈钢的硬度也比高锰钢要低,抗弯曲变形的能力也是要比高锰钢差很多,在使用寿命上要比高锰钢减少很多。

因此,高锰钢材料在使用过程中是比较的安全的,尤其是在气候上,高锰钢材料对于潮湿的环境的适应能力要比不锈钢要强很多。

同时,还有一点就是使用寿命,当然是高锰钢的使用寿命更好,所以在建设铁路时直接选择高锰钢就好,没有必要再去选择不锈钢。

高锰钢适用场景。

在铁路建设中,主要根据气候条件来选择不同的轨道材料,那些高寒地区或者是潮湿地区,适用于高锰钢轨道,尤其是积雪的地区。

那么直接选择高锰钢就行,而不选用不锈钢,因为使用寿命长,而我国大部分的地区都是属于这种气候,那就没必要造成轨道材料的浪费。

因为在制作轨道材料的过程中,会对环境造成一定的污染,同时高锰材料的价格会比不锈钢要便宜。

因此,没有必要在生产上浪费,用不锈钢轨道修建铁路,一定是建设者对铁路质量和使用寿命的认识有误。

在一般的地区,普通碳素钢轨道就足够使用了。

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