第一節　鋼軌

一、鋼軌的主要作用

鋼軌是軌道結構的重要部件，主要作用是支撐并引導機車車輛的車輪，直接承受來自車輪的載荷和沖擊，并將其傳布于軌枕及各扣件。在自動閉塞區段，鋼軌成為信號電流的導體，起到軌道電路的作用。在電氣化區段，鋼軌還用作牽引電流的回流電導線。

二、鋼軌的性能和成分

（一）鋼軌的性能

1.機械性能

金屬材料抵抗載荷作用的能力稱為金屬材料的機械性能，通常包括強度、塑性、硬度、韌性和疲勞等。

（1）強度：金屬材料在載荷作用下，抵抗變形和破壞的能力，常以強度極限、屈服極限等指標表示；強度極限（抗拉強度）是指金屬材料抵抗拉伸載荷作用而不至破壞的最大應力；屈服極限（屈服強度）是指金屬材料在載荷不增加的情況下，仍能產生明顯塑性變形時的應力。

（2）塑性：金屬材料在載荷作用下，產生顯著形變而不致破壞，并在載荷取消后仍能保持變形前形狀的能力，常以伸長率和斷面收縮率等指標來表示；伸長率是試樣拉斷后，標定長度的伸長量與原始標定長度之比值的百分數；斷面收縮率是試樣斷口面積的縮減量與原截面積之比值的百分數。

（3）硬度：金屬材料抵抗另一種更硬物體（材料）壓入其表面的能力。

（4）韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不致破壞的能力。

（5）疲勞：在交變載荷的作用下，材料發生斷裂的現象，金屬材料抵抗疲勞的能力用疲勞強度來衡量；疲勞強度就是金屬材料在無數次重復交變載荷作用下，而不致破壞的最大應力。

2.綜合性能

鋼軌在運行中承受列車的壓力、撞擊、彎曲和磨耗等作用，因而要求具有以下幾個方面的綜合使用性能，即：足夠的抗壓強度，良好的耐磨性，較強的抗剝離、抗磨擦能力，較強的抗疲勞性，一定的耐腐蝕性和良好的可焊接性等。

（二）鋼軌的成分

由于我國鐵路網的發展，鋼軌用量極大，從經濟上考慮，歷來采用以碳作強化元素的普通高碳素鋼軌，隨著運輸的增長和高速鐵路需要，低合金軌和合金軌的應用也逐步擴大，鋼軌的主要化學成分有碳和硅等強化元素，以錳為主及少數生產廠礦源中含有的銅、釩、鈦等有益元素，其次是少量難于去凈的有害元素，如硫、磷、氧、氫等，這些元素對鋼軌的性能都會產生一定影響。

1.強化元素

碳和硅是鋼軌中的強化元素，其共同特點是增強鋼軌的強度、硬度和耐磨性。但這些元素在鋼軌中的成分都不宜過多，若含碳量過多會使鋼的塑性和韌性下降，降低焊接性能；含硅量過多，會使鋼質硬而脆，容易在焊縫中產生氣孔、夾雜，一些在溶渣中未去凈的過量硅，會形成非金屬夾雜物，成為鋼軌疲勞的傷損源。所以除高硅鋼軌外，一般含硅量均小于0.4％。

2.有益元素

錳是鋼軌中主要的有益元素，與氧結合，可降低鋼中的含氧量，提高鋼的性能；與硫結合，能消除硫的有害作用，改善鋼軌在焊接時的抗熱裂性，減少氣孔的產生。鋼中有一定量的錳對提高鋼軌的強度、硬度，增強耐磨性、延長使用期限都有一定作用。鋼軌中含有微量的釩和鈦，有助于使鋼的晶粒細化，增強鋼的機械性能。鋼軌中含有少量的銅，有利于提高鋼軌的抗疲勞、耐腐蝕性能。但如果含銅軌的軋制工藝不良，在其鋼軌表面會產生魚鱗狀開裂。

3.有害元素

有害元素分兩大類，第一類是固體元素，如硫和磷，都是在冶煉時由礦石和燃料中帶入的有害雜質，會增加鋼中化學成分的偏析，不利于焊接。其中硫化物常以顆粒狀殘留于鋼中，熱軋時與鋼一起被壓延成帶狀夾雜，造成軌頭或軌腰水平裂紋和分層，軌頭至軌底間的縱向裂紋，螺孔裂紋，以及鋼軌材質過軟形成的軌頭壓陷等缺陷。磷化物的最大危害是大大降低鋼的塑性和韌性，特別在低溫條件下，增大鋼的冷脆性，導致斷軌。

第二類是氣體元素。由于冶煉時投入的爐料潮濕或含銹使鋼水吸收大量的氣體，冷凝時雖大部分逸出，但仍有少量氮、氧、氫的有害氣體存在，降低鋼的強度和塑性。尤其是氫在鋼中極為有害，鋼中溶入氫會造成氫脆，出現顯微裂紋（即白點）和發生氫裂紋，在較低的應力作用下發生脆性斷裂。

三、國產標準鋼軌橫截面名稱及主要尺寸

國產標準鋼軌橫截面名稱如圖1-1所示，鋼軌主要尺寸如圖1-2所示，鋼軌各部尺寸見表1-1。

四、鋼軌的標志

鋼軌出廠時有制造廠標、鋼軌類型、鋼種符號、制造年月、熔煉號、品級號等標志。

鋼軌標志一般軋制于鋼軌一側軌腰上，有兩種類型，鋼軌生產廠家名稱、代號，一般是輥軋凸字，字體凸出于軌腰表面；鋼軌爐罐號一般打在鋼軌的另一面，為熱軋凹字，字體凹陷在軌腰表面以下。

（1）國產鋼軌生產廠家名稱、代號（輥軋凸字）見表1-2。

（2）國產鋼軌爐罐號含義（熱軋凹字）見表1-3。

續上表

（3）部分進口鋼軌生產廠家名稱、代號（輥軋凸字）見表1-4。

續上表