[培训课件]钢轨的钢种、性能、生产、质量控制一文搞定

1我国钢轨的钢种及性能

1.1钢轨的化学成分

钢轨的化学成分除钢中的五大基本元素C、Si、Mn、S. P外，还有合金元素如Cr、V、Nb以及钢中的残留元素等。

关于钢轨钢的命名: 第一个字母U ,代表轨钢(轨字汉语拼音GUI的第二个字母) ,后面的数字代表平均含碳量,再后面的字母代表合金化的元素,如U75V代表平均含碳量为0.75%、采用钒合金化的钢轨钢。

1.2钢轨钢的组织

奥氏体

奥氏体是在大于727°C高温下才能稳定存在的组织,塑性好，是钢轨钢在高温下所要求的组织。

高锰钢道岔组织即为奥氏体组织,是高锰钢经过水韧处理后得到的,在强的冲击载荷下，能形成硬化层,表现出优异的抗磨耗性能。

珠光体

珠光体是渗碳体和铁素体的混合物。目前钢轨钢的组织大多数为珠光体组织。

马氏体

马氏体是奥氏体迅速冷却得到的淬火组织。钢轨钢中一般出现的马氏体组织为针状马氏体，脆而硬，为不允许出现的有害组织。

1.3国内主要钢种

U71Mn/U71MnG钢轨

U71Mn钢轨为我国至今使用时间最长的钢轨，其强度等级为880MPa，轨顶面硬度260-300HB，有较好的韧、塑性，焊接性优良。

U71MnG钢轨为高速铁路用钢轨，性能指标同U71Mn ,化学成分略有不同,主要C、S、P、V、Al含量略有差异。

U75V/U75VG 钢轨

U75V为含钒微合金钢轨(以前曾称之为PD3钢轨) ,其强度980MPa级,轨顶面硬度280-320HB。目前在我国铁路的繁忙干线上广泛使用。

U75VG钢轨为客货混运高速铁路用钢轨,在化学成分上与U75V钢轨的区别,主要S、P、V、Al含量略不同。

U77MnCr钢轨

U7MnCr钢中含通过添加合金锰、铬,提高其的强度,热轧钢轨其强度980MPa级,轨顶面硬度290- 330HB ;热处理钢轨其强度1180MPa级,轨顶面硬度350-410HB ,硬化层深度大3于20mm.

U76CrRE钢轨

U76CrRE钢轨为包钢在BNbRE钢轨基础上开发的新钢种,其强度等级为980MPa , 轨顶面硬度310-360HB ,有较好的韧、塑性,焊接性优良

U78CrV(原PG4)钢轨

U78CrV钢中含通过添加合金铬,提高其的强度，热轧钢轨其强度1080MPa级,轨顶面硬度310-360HB ;热处理钢轨其强度1280MPa级,轨顶面硬度370-420HB，硬化层深度大于20mm。是目前铁标中强度等级最高的钢轨。

过共析钢轨-U95Cr ( PG5 )

通过控制轧制和在线热处理技术增加了珠光体组织中的渗碳体密度,从而提高钢轨的硬度和强度,其强度1300MPa级，轨顶面硬度可达390-450HB。

过共析钢轨在国外重载发达国家已经大量应用，国内目前在朔黄铁路、郑州局等线路也进行了试铺,效果良好。

U68CuCr-耐蚀钢轨

通过添加Cu、Cr等合金元素，达到耐钢轨锈蚀的作用,其强度98OMPa级，轨顶面硬度可达280- 320HB。该钢种目前在京广线大瑶山隧道、沪昆线烟溪区间进行上道试铺。

贝氏体钢轨

贝氏体组织的钢轨,添加了Cr、Mo、Ni等合金元素提高钢轨的韧塑性，其强度1280MPa级，轨顶面硬度360-430HB，冲击韧性大于70J ;近年来，贝氏体成为国内钢种开发的热点。贝氏体组织强韧配合好，
具有优良的抗接触疲劳及磨耗的性能。贝氏体尖轨在大秦重载线铺设,使用寿命提高了3倍以上。

2钢轨的生产及质量

2.1钢轨的生产

我国攀钢、鞍钢、包钢、武钢、邯钢5家钢轨生产厂家经过现代化的技术改造之后，钢轨生产设备包括了转炉、连铸、万能轧机、平立复合矫直机、在线自动化检测设备等,实现了钢轨生产的“精炼”、“精轧”、 “精整”、 “质量自动检测”和“长尺化”。钢轨的实物质量也达到了国际先进水平。

2.2钢轨的标识

轧制标记

钢轨一侧的轨腰上轧制凸出标记顺序为:

生产厂标志;

钢轨轨型(如60代表60kg/m );

钢轨钢牌号( 如U75V、U71Mn );

制造年(轧制年度末两位)、月。(如04代表轧制年度为2004年; Ⅲ代表3月份轧制; VI代表6月份轧制。)

热压印标记

炉号: (如043 2178代表04年,第3号转炉，第2178炉)

连铸流号:用1, 2, 3 , 4分别表示不同的连铸流号;

连铸坯号:用1, 2, 3 , 4分别表示同一流中不同的钢坯号;

钢轨顺序号;用A、B、C ….分别表示同一支钢坯轧制出来的不同支钢轨。

班别号; (□-甲班、△ -乙班、○-丙班)

钢轨不得进行冷打印。

2.3国内钢轨的质量现状

钢轨批检验

2009年开始,每年对攀钢、鞍钢、包钢和武钢各6次。

检验依据的标准:

( 1)《TB/T 3276:高速铁路用钢轨》

(2)《TB/T 2344:43kg/m ~ 75kg/m钢轨订货技术条件》

检验内容

成品钢轨的化学成分及残留元素、氢氧氮含量、硬度、拉伸、显微组织、脱碳层、非金属夹杂物、热酸浸低倍、几何尺寸、平直度及表面质量等。

钢轨性能指标检验样品取自钢厂或焊轨基地，外观质量检验在钢厂或焊轨基地进行。

2.4钢轨质量问题

平直度问题

目前掌握由于钢轨百米周期性不平顺产生涉及鞍钢、包钢及武钢生产的百米钢轨。

产生病害线路多为有砟线路(宁启、连盐、石济、胶济) , 速度为200~ 250km/h，CRH2型车添乘“异响”相对明显。因此该病害可能为轨面原始不平顺、有砟轨道结构型式等多种因素所引起。

平直度问题

国内鞍钢、包钢、武钢均采用三机架连轧布置方式生产钢轨。轧件在三架轧机中稳定轧制时,轧件处于平直状态。但这种平直状态是通过机架间的轧制力和连轧张力控制的,轧件脱离孔型时会出现张力突然消失的情况，产生“甩尾”现象，“甩尾”产生的摆动力使下一孔型的金属充填出现瞬间异常,该异常产生钢轨轧制尾端局部不平顺。

平直度问题

建议根据现场实际情况，可以选用线路打磨、铣磨、小机打磨或快速打磨的方式进行处理,消除病害。其中，1m范围内存在明显高点的钢轨，电子平直尺检测波形类似“╮╱╲╭”形状，可采用打磨车进行打磨, 建议打磨后平直度控制在0.2mm/1m以内;轨面存在低塌情况的，电子平直尺检测波形类似“╲╱” 形状，当低塌超过-0.3mm/1m的 ，且低塌范围超过250mm (打磨车砂轮直径) , 建议采用铣磨车铣磨,铣磨长度应保证铣磨顺坡率为0.1mm/1m以内，铣磨后整个线路可以采用钢轨打磨车打磨,打磨后平直度幅度控制在0.2mm/1m。

本文源自中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，刘丰收的PPT课件《钢轨知识及应用技术》。