第一,铁轨的使用要求主要是高强度,耐磨,耐腐蚀。不锈钢虽然耐腐蚀性好,但强度方面太差。原来我国的铁轨采用的是锰钢的,强度性能非常好,而且相比之下,锰钢的优势比不锈钢好多了。近些年来我国的高铁铁轨大部分选用攀钢出产的钛钒合金的,钛钒合金强度高,结实耐磨 ,也耐腐蚀。而且原料还是取自攀钢的尾矿,成本不高。另外,攀钢曾为尾矿的堆放大伤脑筋,我见识过攀钢的尾矿坝,那真是大场面,几座高山之间的谷地都被尾矿填满了,只露出山尖象水库里的小岛一样。而且尾矿里富含钒,以前限于提纯技术就暂时堆放,日本人也曾想购买。现在提纯技术跟上了,所以废物既能利用又能改善环境。
第二,我干了一辈子铁道,还从来没听说过有不锈钢的钢轨。90年代前,我国生产的钢轨主要是50型,和43型,45型钢轨我国铁路部门从未用过,(45型钢轨当时主要是供坦赞铁路,其中有部分不太合格的,或其他原因的,给了我国的矿山使用,我矿有100多公里的铁路,只有不到2公里左右的45型钢轨 ,其他全是43型和50型钢轨。另一方面,铁路轨道从来就没有用不锈钢和铁材料制造。铁轨是俗称,其实是钢轨。钢轨不能有裂痕,你没看工务部门经常用探伤机对钢轨探伤,就是检查钢轨是否有裂纹,防止裂纹扩大贯通而断裂。
第三,钢轨的钢是锰钢,主要取其耐磨性,另外,轨面和轨身硬度是不一样的,轨面要求硬度高,耐磨性好,轨身则要高的强度和高的抗剪切强度,这些性能主要是在轧制过程的热处理工艺得到的,锰钢也有一定的耐候性和抗腐蚀性。不锈钢是不能轧制钢轨的,主要是其硬度和強度不适合高磨损和列车对钢轧的高的压強、拉伸挤压。另外,不锈钢价格昂贵,单位价格是锰钢几十倍。
第四,我国修建火车轨道时,选择使用会生锈的铁而不是不锈钢,主要有以下几个原因:①从经济成本上来看,普通铁质钢轨的成本远低于不锈钢轨道。铁路系统的建设需要覆盖广阔的区域,尤其是在中国,数千公里的铁路轨道涉及到巨大的材料需求。如果选择不锈钢材料,其初期的材料成本和后期的维护成本都会成倍增加。②我国目前使用的钢轨材料是高锰钢,这是一种高锰碳含量的材料。高锰钢具有良好的耐磨性和韧性,能够承受日常运行中列车的高压和车轮的摩擦损耗。高锰钢虽然也会生锈,但其密度较大,当表面生成氧化锈膜后,会对内部形成保护作用,不会影响其使用性能。③此外,不锈钢虽然抗腐蚀性较强,但在铁路轨道的应用中并不适合。不锈钢材料使用的镍和铬都是比较稀缺的资源,尤其是镍在国内比较匮乏,这使得不锈钢的成本较高。而且,不锈钢在某些情况下反而更容易损坏。
第五,火车路轨对材质技术要求很高,在刚度,承重,耐磨方面,不锈钢达不到技术要求。另外,钢轨材质渗钨,保钢轨有刚度硬度,能承受火车重力,冲击力,材质加钴锰,钢轨更加耐磨,稳定,不易变形,减少冷缩热涨。另一方面,钢轨表面经过特殊工艺热处理,表面钢化膜,形成防锈层,再加上表面涂渗油,则钢轨两边及下面不易生锈。
第六,首先,火车用的钢轨硬度并不是很高,由于钢轨含錳很高(一般最低16锰的钢),奥氏体成分很高,抗腐蚀能力也很强,所以不会出现钢轨被腐蚀的不能使用的可能。除此之外,锰钢最大特点是:钢的内部组织结构奥氏体成分较高(含錳越高奥氏体越多),锰钢容易产生加工硬化现象。另外,奥氏体韧性好,不宜产生内应力,车轮压过轨道后,使轨道表面硬化,耐磨,所以锰钢适合做轨道。
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