1.概述
铁道器材是铁路的重要器材，钢轨是铁路器材的主要标志。
Ａ—轨高 Ｂ—底宽 C—头宽 Ｄ—腰厚
（１）分类。钢轨以每米大致重量的公斤数，可分为重轨与轻轨两种：
①重轨。按所用钢材钢种分为：普通含锰钢轨、含铜普碳钢钢轨、高硅含铜钢钢轨、铜轨、锰轨、硅轨等，详见本节“８”中所提供的标准（１）、（２）。主要有３８、４３、５０kg 三种。此外还有用于少数线路上的４５kg轨，已计划在运量大和车速高的线路上用的６０kg轨。ＧＢ２５８５— ８１规定了我国３８～５０ｋｇ／ｍ钢轨的技术条件，其尺寸和代号等如表6—7—10所示。
②轻轨。品种在“８”的标准（５）中规定。主要有９、１２、１５、２２、３０等不同轨型，其断面尺寸和轨型类别等如6-7-11所示。技术条件详见“８”中标准（３）。
（２）制造及用途。钢轨采用平炉、氧气转炉冶炼的碳素镇静钢轧制而成。其用途是承受机车车辆的运行压力及冲击载荷。
（３）生产厂和进口国。我国现用的钢轨，主要是国内一些钢厂生产，如鞍钢、武钢等。此外，由于用量较大，尚需进口一些按我国技术标准要求的理化性能和按国外有关标准方法判定的钢轨及钢轨附件。进口生产国有日本、德国、法国、英国、俄罗斯、澳大利亚等。
2.尺寸规格
钢轨的长度和其他几何尺寸及公差等，由“８”中有关轻重轨相应标准规定。
3.外观质量
（１）轧制后的钢轨应笔直，不得有显著弯曲与扭转。对于轻重轨的局部弯曲和扭转及其矫正变形量，轨端面的倾斜等，不得超出标准规定。
（２）钢轨表面应洁净光滑，不得有裂纹、结疤、划痕等缺陷；其端面不得有缩孔痕迹和夹层等。对于轻重轨整体表面所允许存在的缺陷及其几何量的程度，均不得超过标准的规定。
4.化学成分与物理性能
（１）理化指标：国产钢轨的机械工艺性能和化学成分指标，见表６—７—12、表６—７— 13。
表6-7-10 国产重轨规格
|
钢轨
类型
|
断面尺寸
ｍｍ
|
横截面面积cm２
|
理 论 重 量 kg
|
|
|
每ｍ
重量
|
12.5ｍ长的重量
|
25.0ｍ长的重量
|
每根钢轨螺栓孔部分重量
|
|
|
未扣除螺栓孔
|
每端扣除三个螺栓孔
|
未扣除螺栓孔
|
每端扣除三个螺 栓孔
|
|
|
A
|
B
|
C
|
D
|
|
|
|
|
|
|
|
50
|
152
|
132
|
70
|
15.5
|
65.8
|
51.514
|
643.925
|
643.429
|
1287.850
|
1287.354
|
0.496
|
|
|
43
|
140
|
114
|
70
|
14.5
|
57.0
|
44.653
|
558.162
|
557.690
|
116.325
|
1115.853
|
0.472
|
|
|
38
|
134
|
114
|
68
|
13.0
|
49.5
|
38.733
|
484.162
|
483.739
|
968.325
|
967.902
|
0.423
|
|
|
33
|
120
|
110
|
60
|
12.5
|
42.5
|
33.286
|
416.075
|
415.804
|
-
|
-
|
0.271
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表6-7-11 国产轻轨规格
|
轻轨类型
kg/ｍ
|
断 面 尺 寸 ｍｍ
|
通常长度
ｍ
|
截面面积
cｍ２
|
理论重量
kg/ｍ
|
|
Ａ
|
Ｂ
|
C
|
Ｄ
|
|
9
|
63.50
|
63.50
|
32.10
|
5.90
|
5～7
|
11.29
|
8.94
|
|
12
|
69.85
|
69.85
|
38.10
|
7.54
|
6～10
|
15.54
|
12.20
|
|
15
|
79.37
|
79.37
|
42.86
|
8.33
|
6～10
|
19.33
|
15.20
|
|
22
|
93.66
|
93.66
|
50.80
|
10.72
|
7～10
|
28.39
|
22.30
|
|
30
|
107.95
|
107.95
|
60.33
|
12.30
|
7～10
|
38.32
|
30.10
|
（２）检验方法：对于规定的钢轨化学成分及力学工艺性能的检验，按照一般钢铁分析实验 方法有关标准规定进行。详见“８”中标准。
5.附件
用来把每节钢轨及钢轨与轨枕互相连接起来使成为连续的轨道的部件，称之钢轨附件。按应用部位分为接头连接零件、中间连接零件。此外还有防爬设备和加强曲线的轨距杆，如鱼尾板、普通道钉等。
6.标志和质量证明书
（１）每根重轨在其规定部位，轧有清晰凸起的标志：生产厂标志、钢号、炉号、型号、制造年（月）号。有表示特定意义的“Ａ”、“Ｚ”字样及白漆等。
（２）以捆交货的轻轨，应挂有注明批号的牌。
（３）钢轨的质量证明书内容，按“８”中（１２）标准规定。
7.进口验收及注意事项
（１）到货应严格按照合同及附件规定，在索赔期内完成质量把关的一般检验。
（２）在钢轨的品质保证期内，要注意钢轨的质量变化。近年曾发生几起进口钢轨的实际运行使用中出现质量问题的索赔案，经检验检疫机构运用超声波探伤等检测手段判明为轨内裂、轨面剥离等缺陷，出具检验检疫证书后，取得显著索赔成效。
8.标准
（１）ＧＢ２５８５—８１铁路用每米３８—５０kg钢轨技术条件；
（２）ＧＢ１１２６５—８９轻轨用接头夹板；
（３）ＧＢ１１２６４—８９轻轨；
（４）ＧＢ１１２６６—８９轻轨用垫板；
（５）YＢ/Ｔ５０５５—９３起重机钢轨；
（６）ＡＳＴＭE３９９金属材料平面应变、断裂韧度标准试验方法；
（７）ＪＩＳＧ０５５５钢材中非金属夹杂物显微试验方法；
（８）ＪＩＳ Ｚ ２２４６肖氏硬度试验方法；
（９）ＪＩＳ Ｚ ２２４３布氏硬度方法；
（１０）ＪＩＳ Ｚ ２２４４维氏硬度试验方法；
（１１）ＪＩＳ E １１０１普通钢轨；
（１２）ＧＢ２１０１—８９型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定。
表6-7-12 国产轻轨 (GB11264-89)
|
钢类
|
钢号
|
代号
|
轨型
kg/m
|
化学成分 %
|
抗拉强度σb
kgf/mm2
|
布氏
硬度
HB
|
落锤
试验
|
|
C
|
Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cu
|
|
不大于
|
不小于
|
|
普
碳钢
|
镇静
钢
|
50轻
|
50Q
|
5、8、11
|
0.35～
0.60
|
0.15～
0.35
|
≥0.40
|
0.050
|
0.055
|
0.40
|
-
|
-
|
-
|
|
55轻
|
55Q
|
15、18、24
|
0.50～
0.60
|
0.15～
0.35
|
0.60～
0.90
|
0.050
|
0.055
|
0.40
|
70
|
197
|
不裂
不断
|
|
半
镇静
钢
|
50轻半
|
50Qb
|
5、8、11
|
0.35～
0.60
|
≤0.17
|
≥0.40
|
0.050
|
0.055
|
0.40
|
-
|
-
|
-
|
|
55轻半
|
55Qb
|
15、18、24
|
0.50～
0.60
|
≤0.17
|
0.60～
1.00
|
0.050
|
0.055
|
0.40
|
70
|
197
|
不裂
不断
|
|
普低钢
|
45
硅锰磷
|
45SiMnP
|
5、8、11
|
0.35～
0.55
|
0.50～
0.80
|
0.60～
1.00
|
0.12
|
0.055
|
0.40
|
-
|
-
|
-
|
|
50
硅锰磷
|
50SiMnP
|
15、18、24
|
0.45～
0.50
|
0.50～
0.80
|
0.60～
1.00
|
0.12
|
0.055
|
0.40
|
70
|
197
|
不裂
不断
|
表6-7-13 国产重轨 (GB285-81)
|
序号
|
钢号
|
化学成分
|
抗拉强度σb
kgf/mm2
（Mpa）
|
伸长率
δs（%）
|
落锤
试验
|
|
C
|
Si
|
Mn
|
Cu
|
P
|
S
|
|
不大于
|
不小于
|
|
1
|
U71
|
0.64～
0.77
|
0.13～
0.28
|
0.60～
0.90
|
|
0.040
|
0.050
|
80(785)
|
10
|
不裂
不断
|
|
2
|
U74
|
0.67～
0.80
|
0.13～
0.28
|
0.70～
1.00
|
|
0.040
|
0.050
|
80(785)
|
9
|
|
3
|
U71Cu
|
0.65～
0.77
|
0.15～
0.30
|
0.70～
1.00
|
0.10～
0.40
|
0.040
|
0.050
|
80(785)
|
9
|
|
4
|
U71Mn
|
0.65～
0.77
|
0.15～
0.35
|
1.10～
1.50
|
|
0.040
|
0.040
|
90(883)
|
8
|
|
5
|
U70MnSi
|
0.65～
0.75
|
0.85～
1.15
|
0.85～
1.15
|
|
0.040
|
0.040
|
90(883)
|
8
|
|
6
|
U71MnSiCu
|
0.65～
0.77
|
0.70～
1.10
|
0.80～
1.20
|
0.10～
0.40
|
0.040
|
0.040
|
90(883)
|
8
|
钢轨及钢轨配件实际上是异型型钢，钢轨分重轨和轻轨两种、钢轨规格用每米长公称重量表示。
我国把重轨和轻轨作为两大独立品种分类，钢轨（起重机用轨或吊车用轨除外）的规格是用kg/m 来表示，例如：18kg/m,50kg/m等。每米重量小于或等于30kg的钢轨属于轻轨，每米重量大于30kg的钢轨属于重轨。钢轨要承受机车、车辆的压力及冲击载荷，必须具有足够的强度、硬度和韧性以及良好的焊接性能。钢轨还按抗拉强度的不同分为三个等级，有普通级钢轨（抗拉强度为586-785MPa），耐磨级钢轨（抗拉强度为883-1030MPa）以及特级钢轨（抗拉强度为1079-1226MPa）三种。
1. 重轨--------每米重量大于24kg的钢轨。
2. 轻轨--------每米重量不大于24kg的钢轨。
3. 重轨配件----包括重轨用鱼尾板垫板，不包括道钉等配件及轻轨配件。
起重机钢轨--用于起重机铺设的轨道。每米重量比一般重轨重
重轨：每米公称重量大于30公斤的钢轨，属于重轨，重轨以分为一般钢轨和起重机轨两种。
一般钢轨，指铺设铁路干线、专用线、弯道及隧道用轨。其中，标准轨长度有12.50米和25.00米两种，铺设弯道曲线轨，长度稍短，有12.46米、12.42米和24.96米、24.92米等几种，一般钢轨的规格为38、43、45、50、60（千克/米）。
起重机轨是用作起重机大车及小车用的特种截面钢轨、也称吊车轨，标准长度为9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5八种。常见规格为QU70、QU80、QU100、QU120后面数字表示轨头宽度。
钢轨需要承受机车的压力、摩擦和冲击载荷,要求有足够的强度、硬度及韧性，质量要求较高，必须检验其力学性能，并进行低倍组织检验和落锤试验等。
表1和表2为铁路钢轨和起重机轨用钢牌号和化学成分及机械性能。
铁路轨道的基本承重结构，用于引导机车车辆行驶，并将所承受的荷载传布于轨枕、道床及路基，同时为车轮的滚动提供最小阻力的接触面。钢轨要求有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性、稳定性及耐腐性能。20世纪80年代，世界各国铁路，除英国部分铁路铺设双头钢轨外，均铺设工字形截面钢轨。它由轨头、轧腰和轨底三部分组成。
类型 钢轨按每米大致重量(公斤/米)区分类型,英制国家则仍沿用每码磅数的区分方法。各国钢轨主要类型见表。
重型钢轨适用于运量大、速度高及行驶重载车辆的铁路；轻型钢轨则用于运量较小的铁路及站线上。在大运量铁路上铺设重型钢轨,可以减少养护维修费用,并可降低行车阻力，节约燃料。根据使用需要，钢轨应有一定的标准长度。中国、苏联等国家规定为25米及12.5米；美国规定为78英尺及39英尺（相当于23.774米及11.887米）。
材质 钢轨的强度、耐磨性以及抵抗冲击的能力，在很大程度上取决于钢轨的材质，也就是取决于钢材的化学成分、金相组织、生产工艺和热处理质量。钢轨的化学成分,除含铁外,还含有碳、锰、硅、硫和磷等。含碳量高，可增加钢轨的强度,但含碳过高,将使其塑性及冲击韧性降低。适当提高锰和硅的含量，能增加钢轨的强度、硬度和韧性。硫和磷是有害杂质，不容许超过规定的限度。此外，在钢轨中加入适量的铬、镍、钼、钒、钛或铜等元素制成合金钢轨，可提高钢轨的质量。中国自70年代起已生产含稀土、低锰、中硅及含钛、含铜等低合金钢轨。为提高轨端部分的抗磨性能,防止压陷,保证钢轨全长磨耗均匀，通常在钢轨的两端进行轨面淬火，以提高其硬度；全长淬火，钢轨使用效果更好。
钢轨伤损 钢轨作为一根支承在连续弹性基础上的无限长梁，主要承受来自机车车辆的集中垂直荷载，在其断面上产生一定的弯矩。钢轨由于断面抗弯强度不足而损坏的事例较少。钢轨更换的主要原因是磨耗和疲劳伤损。钢轨的磨耗在直线及曲线上有不同形式和程度上的表现。直线上主要为接头部分的鞍形磨耗。曲线上主要为外股钢轨的侧面磨耗、内股钢轨的头部压溃和波形磨耗，而在小半径曲线上更显得特别严重。钢轨疲劳伤损的主要表现是核伤。它起源于轨头内部存在的细小裂纹。随着机车车辆通过时轨头内部出现极为复杂的应力组合，使这一细小裂纹先是成核，然后再向轨头四周发展，最后则在无预兆下猝然折断，引起后果十分严重的行车事故。
钢轨伤损的防止措施 减少曲线钢轨磨耗的主要措施在于改进机车车辆转向架的设计，借以改善轮轨间的相互作用条件，减少彼此间的摩擦。作为治标措施，可采用曲线钢轨侧面涂油或在小半径曲线上铺设耐磨性能高的特种合金钢轨。防止核伤的最有效方法是对钢料进行控制性冷却，避免钢轨内部因氢气逸出而产生的细小裂纹，从而根本消灭了产生核伤的疲劳源。但是，尽管采取各种预防措施，钢轨核伤仍无法绝对避免。为确保行车安全，必须进行定期的钢轨探伤，以便及时消除隐患，避免发生重大行车事故
