我国铁路钢轨钢的研究及选用

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1、我国铁路钢轨钢的研究及选用周清跃等研究·探讨我国铁路钢轨钢的研究及选用周清跃：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，研究员，北京，100081张银花：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，研究员，北京，100081陈朝阳：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，副研究员，北京，100081刘丰收：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，助理研究员，北京，100081摘　要：介绍我国铁路常用钢轨钢的化学成分、性能特点；研究我国高速铁路、160km/h以下的既有铁路、重载铁路、高原铁路、城市轨道交通用钢轨的选用原则。分析和论述曲线路段钢轨的选用、不同钢种钢轨的焊接、焊接接头的硬度匹配、长定尺钢轨的选用

2、、钢轨打磨和润滑方面注意的问题，提出高速、重载钢轨钢的研究方向。较低，采用Mn元素提高轨钢强度，有较好的韧性、塑性关键词：钢轨钢；化学成分；力学性能；高速和焊接性。钢中的Mn元素容易引起微观偏析，重新加热铁路后在Mn偏析部位出现高碳马氏体组织，曾多次对U71Mn钢轨中的Mn含量进行调整。现行的铁路热轧钢轨化学成分及力学性能见表1。为适应不同的运输条件，在优化U71Mn钢轨化学成分的基础上，形成了高速铁路用U71MnG、钢轨热处理用U71MnC和高原铁路用低碳U71Mn钢轨。1我国钢轨钢化学成分及性能特点（2）U71MnG钢轨（G代表高速铁路）。U71MnG钢目前，我国铁路线路上使用的钢

3、轨钢种主轨（2011年前称为U71Mnk）专用于高速铁路，其化学成要有880MPa级的U71Mn，980MPa级的U75V和分与欧洲高速铁路使用的UIC900A（欧洲标准为EN260或1180～1280MPa级的重载铁路用U77MnCr、PG4等高强R260）相近。为优化性能，U71MnG钢轨减少了钢中碳含耐磨钢轨。量，调整锰含量，降低有害元素S、P含量等。（1）U71Mn钢轨。由鞍山钢铁集团公司研制完（3）U71MnC钢轨（C代表淬火轨）。为满足钢轨成，为我国至今使用时间最长的碳素钢轨。钢中含碳量热处理需要，《TB/T2635—2004热处理钢轨技术条件》CHINESERAILWAY

4、S2011/11-47-研究·探讨我国铁路钢轨钢的研究及选用周清跃等对热处理钢轨的化学成分进行调整，采用C、Mn的上限成好，但在小半径曲线上耐磨性明显不足。在客运专线上分。热处理钢轨化学成分及力学性能见表2。使用因硬度偏高与车轮磨合困难，在打磨不及时或按钢轨[2]（4）低碳U71Mn钢轨。为满足青藏铁路地理、气原始廓形打磨情况下，容易出现滚动接触疲劳伤损。候环境等对钢轨的特殊要求，对U71Mn钢轨低温性能进（6）U75VG钢轨。为优化性能，在U75V钢轨的基[1]行试验研究。含碳量为中、下限的U71Mn钢轨的冲击韧础上，减少含碳量的波动范围及钢中有害元素P、S等含性、断裂韧性K1c明显

5、高于含碳量为上限的U71Mn钢轨，量，对断后伸长率A等指标提出了更高要求。其冷脆敏感性低，在-60℃的温度下仍能保持较高的塑（7）U77MnCr钢轨。由中国铁道科学研究院和鞍性，断后伸长率平均值达到11%。为此青藏铁路采用低碳山钢铁集团公司近年合作研发，为高强耐磨钢轨。采用U71Mn钢轨，并以附加技术条件的形式予以实施。铬合金化，钢中含铬0.25%～0.40%，热轧钢轨强度≥（5）U75V钢轨。由攀钢集团有限公司（简称攀980MPa，断后伸长率≥10%。热处理后轨头顶面硬度≥钢）20世纪90年代研制开发，2003年之前称为PD3（攀370HB，抗拉强度≥1280MPa，断后伸长率≥12

6、%，焊接[3-5]钢第三代钢轨），2003年纳入铁道行业标准后改为性能良好。经大秦等重载铁路使用，综合性能较好。U75V。与U71Mn钢轨相比，U75V钢轨碳、硅含量相对（8）PG4钢轨。由中国铁道科学研究院和攀钢集团较高，Mn含量较低，并专门添加了细化组织的合金元素有限公司近年合作研发，为高强耐磨钢轨。采用铬、钒钒，热轧后强度达到980MPa级。目前，已逐渐成为我合金化，钢中含铬0.30%～0.50%，含钒0.08%～0.12%，国铁路的主型钢轨钢种。针对现场反映U75V钢轨耐磨、热轧钢轨强度为1080MPa，断后伸长率≥8%，热处理后难焊、易断问题，1998年调整了U75V钢轨的化

7、学成分，轨头顶面硬度≥370HB，抗拉强度≥1300MPa。经大秦[3-5]降低了钢中的碳、硅、钒含量，韧性、塑性明显提高，等重载铁路使用，耐磨性能优良。PG4钢轨含有较高的焊接性能改善，耐磨性有所下降。经在繁忙干线及重载铬、钒合金，抗擦伤能力较差，容易在擦伤部位形成脆性铁路的多年使用，调整化学成分后的U75V钢轨性能良很大的高碳马氏体组织。表1铁路热轧钢轨化学成分及力学性能（9）U76CrRE。由包头钢铁（集团）化学成分(质量分数)／％力学性