[科普中國(guó)]-碳鋼軌條

材料

高碳鋼在經(jīng)適當(dāng)熱處理或冷拔硬化后，具有高的強(qiáng)度和硬度、高的彈性極限和疲勞極限(尤其是缺口疲勞極限)，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性變形能力差。由于含碳量高，水淬時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，所以多采用雙液淬火(水淬+油冷)，小截面零件多采用油淬。這類鋼一般在淬火后經(jīng)中溫回火或正火或在表面淬火狀態(tài)下使用。主要用于制造彈簧和耐磨零件。 碳素工具鋼是基本上不加入合金化元素的高碳鋼，也是工具鋼中成本較低、冷熱加工性良好、使用范圍較廣的鋼種。其碳含量在0.65一1.35%，是專門用于制作工具的鋼。1

結(jié)構(gòu)分類鋼軌的類型是以每米長(zhǎng)的鋼軌質(zhì)量千克數(shù)表示的。我國(guó)鐵路上使用的鋼軌有75kg/m、60kg/m、50kg/m，43kg/m和38kg/m等幾種。鋼軌的斷面形狀采用具有最佳抗彎性能的工字形斷面，有軌頭、軌腰以及軌底三部分組成。為使鋼軌更好地承受來自各方面的力，保證必要強(qiáng)度條件，鋼軌應(yīng)有足夠的高度，其頭部和底部應(yīng)有足夠的面積和高度、腰部和底部不宜太薄。以上各種類型鋼軌中，38kg/m鋼軌現(xiàn)已停止生產(chǎn)，60kg/m、50kg/m鋼軌在主要干線上鋪設(shè)，站線及專用線一般鋪設(shè)43kg/m鋼軌。對(duì)于重載鐵路和特別繁忙區(qū)段鐵路，則鋪設(shè)75kg/m鋼軌。此外，為了適應(yīng)道岔、特大橋和無縫線路等結(jié)構(gòu)的需要，我國(guó)鐵路還采用了特種斷面（與中軸線不對(duì)稱工字型）鋼軌?，F(xiàn)采用較多的為矮特種斷面鋼軌，簡(jiǎn)稱AT軌。1

軌條損傷的分類鋼軌傷損是鐵路軌道交通中較為嚴(yán)重的問題，直接影響了列車運(yùn)行的安全與平穩(wěn)，與運(yùn)輸成本、鋼軌材料的選定以及相關(guān)的設(shè)計(jì)制造有著密切的關(guān)系。鋼軌需要支持并且引導(dǎo)機(jī)車按照規(guī)定的方向來行駛。然而在長(zhǎng)期的使用過程中，鋼軌會(huì)出現(xiàn)損傷，例如常見的折斷、裂紋以及其他影響性能的各種情況。只有明確鋼軌傷損及其成因，才能更好地提高鋼軌探傷的工作質(zhì)量。1

鋼軌核傷主要是因?yàn)殇撥壴谝睙捇蛘呤擒堉频倪^程中，所使用的材質(zhì)比較差，或者是在使用過程中存在著缺陷，使得機(jī)車在反復(fù)荷載的作用下，應(yīng)力得以集中，疲勞源不斷增加并且擴(kuò)展。鋼軌核傷主要發(fā)生在鋼軌的頭部位置內(nèi)側(cè)，并且伴隨核傷的直徑加大，鋼軌所承載的能力便會(huì)隨之降低。因此在高速重復(fù)載荷的作用下，鋼軌極其容易發(fā)生折斷。1

鋼軌接頭損傷這是線路當(dāng)中最為薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，機(jī)車車輛車輪不斷作用于鋼軌的接頭上，使得承受最大的慣性力要比其他部位增加55%左右。因此在平常的鋼軌探傷過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生螺孔裂紋或者是馬鞍形磨耗等。1

鋼軌縱向與垂直水平裂紋鋼軌縱向與垂直水平的裂紋主要是因?yàn)殇撥壷圃旃に囕^差，沒有重視鋼錠中存在的嚴(yán)重偏析、縮孔、夾雜等問題。使得鋼錠在軋制成為鋼軌之后，那些缺陷就會(huì)成片狀地殘留在鋼軌頭部、鋼軌軌腰部位還有鋼軌軌底部位，相反地與鋼軌縱向平行，呈現(xiàn)水平或者是垂直的狀態(tài)。1

鋼軌軌底裂紋從鋼軌腰垂直縱向裂紋向下發(fā)展，便成為了鋼軌軌底裂紋。鋼軌軌底銹坑或者是劃痕便會(huì)形成鋼軌軌底橫向裂紋。另外在制造鋼軌的過程中，鋼軌軌底有軋制、與墊板軌枕間不密貼等缺陷，使得鋼軌底部受到極大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致鋼軌軌底橫向裂紋或者破裂。2

軌條損傷的探測(cè)超聲波探傷超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。1

磁粉探傷磁粉探傷利用了鋼鐵制品表面和近表面缺陷（如裂紋，夾渣，發(fā)紋等）磁導(dǎo)率和鋼鐵磁導(dǎo)率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場(chǎng)將發(fā)生畸變，形成部分磁通泄漏處工件表面產(chǎn)生了漏磁場(chǎng)，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對(duì)這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實(shí)現(xiàn)了磁粉探傷。1

渦流探傷渦流探傷是以交流電磁線圈在金屬構(gòu)件表面感應(yīng)產(chǎn)生渦流的無損探傷技術(shù)。渦流磁場(chǎng)方向與外加電流的磁化方向相反，因此將抵消一部分外加電流，從而使線圈的阻抗、通過電流的大小相位均發(fā)生變化。管的直徑、厚度、電導(dǎo)率和磁導(dǎo) 率的變化以及有缺陷存在時(shí)，均會(huì)影響線圈的阻抗。若保持其他因素不變，僅將缺陷引起阻抗的信號(hào)取出，經(jīng)儀器放大并予檢測(cè)，就能達(dá)到探傷目的。1

軌條損傷的處理(1)鋼軌在使用一段時(shí)間后采用打磨方法將鋼軌踏面形狀打磨成更接近鋼軌原有的型(狀)線，這樣可將輪軌接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移到鋼軌的踏面中央部位，減小接觸應(yīng)力，控制接觸疲勞裂紋的形成和擴(kuò)展。改變輪軌接觸的位置和形態(tài)，也可以將火車的車輪打磨成磨耗形踏面來改變輪軌接觸的位置和形態(tài)。采用磨耗形車輪后將原來的錐形接觸變成圓弧接觸，減小了橫向壓力同時(shí)也降低了輪軌接觸應(yīng)力磨耗形踏面由于與鋼軌面的接觸是圓弧接觸，因而它的接觸應(yīng)力較錐形踏面降低了70%，防止了鋼軌頭部疲勞裂紋的形成和擴(kuò)展。1

(2)通過改善線路條件(如線路參數(shù)的設(shè)置可根據(jù)線路的實(shí)際情況改變?cè)€路下股軌底坡的設(shè)計(jì)，將原1/40改為1/20可以降低上股的橫向壓力，即減輕了輪軌接觸間的接觸應(yīng)力;提高道床的平順度，加強(qiáng)道渣的清理等措施完善線路的維修與養(yǎng)護(hù)，維修與養(yǎng)護(hù)的好壞直接關(guān)系到輪軌接觸應(yīng)力的大小，即直接影響鋼軌產(chǎn)生接觸疲勞損傷的時(shí)間)，也可以達(dá)到改變輪軌接觸形態(tài)，改善和降低輪軌接觸應(yīng)力和橫向壓力，從而達(dá)到減少和消除接觸疲勞傷損的目的。1

(3)在線路上可選用耐磨性一般的U71Mn鋼軌即可。1