国内外铁路碳素钢车轴制造材料标准异同分析探讨
国标、ASTM标准及JIS标准对几种典型钢铁产品金相检验项目要求的对比分析
湮化检验物理分册PTCA(PART A:PHYS.TEST.)1■DOI：10.11973/lhjy-wi202101001国标、ASTM标准及JIS标准对几种典型钢铁产品金相检验项目要求的对比分析李和平(上海宝钢工业技术服务有限公司.上海200941)摘要：以碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、弹簧钢和冷作模具钢为例，将国标与美国ASTM 标准和日本JIS标准对金相检验项目的要求进行了对比和分析。
结果表明：国标对于金相检验项目的要求是最多的；ASTM标准对金相检验项目的要求较少但是具有针对性;JIS标准对金相检验项目的要求弹性较大，主要由买方与制造方协议规定。
对比国外标准对应钢种的金相检验项目，采用体视学方法分析金相检验项目的合理性和有效性，可以发现国内钢铁标准中的规定已落后于钢铁生产设备和工艺的技术进步，需要参照国外标准进行修改。
关键词：钢；金相检验；显微组织；标准中图分类号:TG115.21文献标志码：A文章编号:1001-4012(2021)01-0001-04Comparative Analysis on the Requirements of Metal】咿aphic Examination Item of Several Typical Steel Products in National Standard,ASTM Standard and JIS StandardLI Heping(Shanghai Baosteel Industry Technique Service Co.,Ltd.,Shanghai200941,China)Abstract:Taking carbon structural steel,alloy structural steel,bearing steel,spring steel and cold working die steel as examples,the requirements of metallographic examination item in national standard,American ASTM standard and Japanese JIS standard were compared and analyzed.The results show that the national standard has the most requirements for metallographic examination item；ASTM standard has less requirements for metallographic examination item,but it is targeted.The requirements of JIS standard for metallographic examination item are flexible,which are mainly stipulated by the agreement between the buyer and the pared with the metallographic examination item for corresponding steel grades in for&gn standards,the stereological method is adopted to analyze the reasonable and effective of metallographic examination item.It can be found that the provisions in domestic steel standards have lagged behind the technical progress of steel production equipment and process»and need to be modified according to foreign standards.Keywords:steel；metallographic examination；microstructure；standard钢铁作为工业生产中的重要原材料，我国的产量和用量都是世界上最高的。
国内外机车车辆用铸钢件标准的分析研究
２ 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公 司，江苏 常州 ２ ３ １ ． １０ １） 摘 要 ：对 比分 析我 国铁道行业机 车车辆铸钢件标准与 Ａ Ｒ和 Ｕ Ｃ铸钢件标准的主要技术 内容 、技 术 Ａ Ｉ
差异 ，从提高标准的技术先进性 、适宜． ｆ 生的角度 ，对我国铁道行业铸钢件标准 的修订提出意见和建议 。 关键词 ：机车车辆 ；铸钢件 ；标准 ；分析 ；研究
第４ ０卷 第 ８期
＼ｔＩ ） ，． ４ｆ 、Ｉ ８ ｝ ．
标 准 化 工 作
、１、、Ｉ ｛ １Ｚ、ｌ （Ｎ ）、Ｉｌ Ｊ Ｉ１ ¨ｌ 卜 ｛
国 内外 机 车 车辆 用铸 钢 件 标 准 的分 析研 究
张义 强 １ ，蒋 田芳 ２
（１ 中国 北 车 齐 齐哈 尔轨道 交通 装 备 有 限 责任 公 司 ，辽 宁 大连 １６ ５ ； ． １０ ２
２ ４－ １９ ９ ２ ９ ９已不 能 的需 要 。
ＵＣ ８０ ２ １８ 适 用 于 机 车 与 货 车 粗 糙 或 Ｉ ４ — — ９ １ 精 制 铸 钢 件 供 货 的 管 理 ，但 不 适 用 于 自动 车 钩 钩
头 。铸 件 分 为 ２类 ，一类 （ １ ）为 重 载零 件 或 Ｃ 类 在 车 辆 运 行 中承 担 重 要 功 能 的零 件 ，另 一 类 （ ２ Ｃ
钢件 》 。该 标 准 的发 布实 施 ，对有 效 控制 和提 高铸 钢 件 的产 品质 量 起 到 了 积极 的作 用 。 随 着 铁 路运 输 不 断 向高 速 、重 载 方 向发 展 ，我 国 铁 路 对 铸 钢 件 的 要 求 越 来 越 高 ， 且 要 经 济 、 合 理 ， Ｔ ／ ＢＴ
类） 为其 他零 件 。
Ｔ ／ ９ ２ １９ Ｂｒ ２ ４ － ９ ９和 Ａ Ｒ Ｍ ２ １ ２ ０ Ｉ １ Ａ 一 ０ — ０ ５是 针
国内外铁路车轴_车轮标准探讨
国内外货车主型车轴主要参数对比见表 1。
轴型
R D2 R E2B AAR E AAR L AAR F AAR K py1 %
又制定了欧洲标准( 代号 EN) 。其中, EN
表 2 我国客车与引进动车组拖车车轴对比
13261!铁路应用 轮对和转向架 车轴 产品要求∀与国际标准基本一致。标准正
CR H1 ( BSP)
CRH 2 CRH 3 (川崎) ( 西门子)
CRH 5 ( ALST OM )
RD 3B
文规定的材质为 EA 1N ( 碳素钢、正火) , 含 速度/ ( km # h- 1 ) 200
国内外铁路车轴、车轮标准探讨 邵树民
日本国内使用的车轴钢分 4 类, 其中第 4 类为新 增加了盘形制动用 RD3A 、RD4A ( 2 盘) 和 RD3B ( 3 盘, 设
干线用感应淬火车轴用钢, 标准中的代号为 SFAQA, 一般称为 S38C。我国从日本川崎引进技术的 CRH 2
计速度 200 km/ h) 型车轴。2000 年以后, 设计使用了轴 颈中心距为 2 000 mm 的 RD3A1 和 RD3C ( 4 盘, 设计速度
196
192
194
以上为 1 类, 其夹杂物含量要求比 2 类严, 探伤要 求 也 不同。附 录 A 中 规 定 了
技术条件∀规定的强度指标相近, 比 T B/ T 451 1996
规定的 40 钢的强度高。可以看出, 俄罗斯已经对车轴 材质进行了改进。
国产与进口EA4T车轴材料性能对比研究
力学性能
冲击韧性
微观组织
文章编 号 ： １ ６ ７ ２ — １ １ ５ ２ （ ２ ０ １ ７） ０ １ — ０ ０ ０ １ ＿ ０ ２
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ２
文献标识码 ： Ａ
Ｅ Ａ ４ Ｔ车轴钢是一种广泛使 用于国外动车车轴 及大功率机车车轴的钢种 ， 也是欧洲标准（ Ｅ Ｎ １ ３ ２ ６ １ “ 铁路应用 一轮对和转 向架 一 车轴 一产品要求 ” ） 规 定 的高速客车车轴用钢。长期 的铁路车辆运营记录 表 明车轴是列车最重要 的受力部件之一 ， 随着车速 的提高 ， 将引起车轴动载荷 的加 大 ， 这直 接关 系到 列车的行 车安全 ， 也对车轴的性能提 出了更 高的要 求［ ， 因此对车轴 材料 的纯净度 、 致密度 、 力学性 能 等要求很高 。Ｅ Ａ ４ Ｔ车轴钢对性能（ 力学性 能、 冲击 功） 和纯净度要求苛刻 ， 不仅需要做力学性 能 ， 还要 求做横 向、 纵向 ， 缺 口深度为 ５ ｍ ｍ的冲击韧性检验
项性 能进行 了对 比 。 １ 试 验材 料及 方 法
上 山 上 上
一 一
ｌ
ｌ 一 纵 向 冲击 试 样 ； ２ — 横 向冲 击 试 样 ； ３ 一 拉 伸 试样
图１ 纵 向拉伸 、 冲击试样取 样位 置示意 图（ ｍｍ）
２ 试 验 结果 与分 析
国产 与 进 口 Ｅ Ａ ４ Ｔ车轴 材 料试 样 均采 用 箱 式 电
等， 技 术 难度 很高 。
照Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ２ ８ －２ ０ ０ ２《 金 属材 料 拉伸试 验 室温 试验 方 法》 对 车 轴钢坯 进 行 常温力 学 性能 检测 ， 测 定 的常 温
拉伸性 能包括抗拉强度 Ｒ ｍ 、 屈服强度 Ｒ ： 、 伸长率 Ａ 及断面收缩率 ｚ ０ 根据 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ２ ９ － － － １ ９ ９ ４ （ 金属夏比缺 口冲击试验方法》进行做常温及 一 ４ ｏ℃横 向和纵 向 冲击试验 ，常温冲击试验试样刻槽 深度为 ５／ ｒ ｉ ｍ深 “ ｕ ”型与 一 ４ ０ ℃冲击试验试样刻槽深度为 ２ ｍ ｍ深
国内外铁道车辆车轴标准分析
进行 了修 订 ， 发 布 了 ＴＢ ／ Ｔ ２ ７ ０ ５ －２ ０ １ ０ 。新 标 准 等 同 采用 Ｅ Ｎ １ ３ １ Ｏ ３ —２ （ ） （ ） ９ ， 但 没有 给 出 目前 Ｌ Ｚ Ｓ ０钢 许 用 应力 ， 缺少 了该 材料 的设计 依据 。 ＡＡＲ标 准 体 系 中没 有 设 计 标 准 ， 在 ＡＡＲ（ Ｇ Ⅱ） 轮轴 分册 中给 出 了按轴 重 分 类 的车轴 结 构 ， 根 据 不 同 的轴 重 和速度 选用 相应 的轴 型 。 综上 所 述 ， Ｅ Ｎ １ ３ ｌ ０ ３ —２ ０ １ Ｏ标 准 适 用 范 围广 ， 规 定详细， 可 操作 性较 强 。从 近年 来 国内 引进 的 Ｃ ＲＨ１ 、
Ｊ Ｉ Ｓ Ｅ ４ ５ ０ １ １ ９ ９ ５适 用 于 Ｊ Ｉ Ｓ Ｅ ４ ５ Ｏ ２ １ ２ 【 ） （ ］ １
内外 车轴相 关标 准 ， 对 我 国车 轴 标 准 的改 进 和 完 善 具
有 重要 的意 义 。
ｌ 车 轴 标 准 体 系
国际铁路 比较 常用 的车 轴标 准体 系有北 美 铁道 协 会（ ＡＡ Ｒ） 、 欧洲 （ Ｅ Ｎ） 、 日本 （ Ｊ Ｉ Ｓ ） 标 准 以及 我 国 的铁 标 （ Ｔ Ｂ ） ， 各标准体系中与车辆车轴有关的具体标准见表 １ 。
ＥＮ １ ３ １ Ｏ ３ —２ Ｏ １ ０适 用 于 实 心 和 空 心 非 动 力 车 轴 ，
表 １ 车 轴 标 准
国内 原 车轴 设 计 标 准 Ｔ Ｂ ／ Ｔ ２ ７ ０ ５ —１ ９ ９ ６是 参 考
收稿 日期 ： ２ Ｏ １ ４ １ 卜２ １ 基金 项 目： 中 国铁 路 总 公 司科 技 研 究 开 发计 划课 题 （ ２ ０ １ ３ Ｊ ｏ ０ ８ Ｃ） 作者简介： 赵 雷（ １ ９ ８ ０） ， 男， 工程 师 。
日本和欧洲铁路车轴标准的比较
９ Ｏ 年代 中期开始 ，随着欧洲一体化进程 ，跨境 运 营 的列车 不断增 加 ，需要 统一 各 国原来 各行 其是 的 铁路标准 ，与铁道 车辆 车轴有关 的标 准也毫不例 外 。为 了研究 铁道 车辆 车轴损 伤 事故 的原 因 ，早 在
文 献标 识 码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ９ １ ７ ８（ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ ０ ０ ４ — ０ ４
０ 引 言 欧洲 的铁 路运 输 与 日本一 样 发达 ， 自 ２ Ｏ世 纪
（ ５ ） Ｅ Ｎ １ ３ １ ０ ４ ：２ ０ ０ ９《 轨道交通 轮对和转向 架 动力 轴 的设计 方法 》 （ 目前 已颁 布 Ｅ Ｎ １ ３ １ ０ ４ ： ２ ０ ０ ９ ＋ Ａ ２ ：２ ０ １ ２ ，编者 注 ） 。
１ ９世 纪 中叶 ，德 国就 开 始 有 关 金 属 疲 劳 的 研 究 。 为 了确保 车轴 的安 全性 和可 靠性 ，德 国积 累 了大量
（ ７ ） Ｅ Ｎ １ ３ ２ ６ １ ：２ ０ ０ ９《 轨道交通 轮对 和转 向 架 轴 产 品要 求 》 （ 目前 已颁 布 Ｅ Ｎ １ ３ ２ ６ １ ：２ ０ ０ ９ ＋ Ａ１ ：２ ０ １ ０ ，编者 注 ） 。
《 铁道车辆 高速车辆高频淬火车轴》 。 （ ４ ） Ｅ Ｎ １ ３ １ ０ ３ ：２ ０ ０ ９《 轨道交通 轮对和转向
Ｊ Ｉ Ｓ Ｅ ４ ５ ０ ２ — １ ：２ ０ ０ １主要 规定 车 轴材 料 的机 械 性 能 ，在 化 学 成分 上 只 对有 害元 素 Ｐ和 Ｓ提 出要
轴的常用材料
轴的常用材料轴是机械设备中常见的零部件，它承载着旋转件的转动，具有重要的支撑和传动功能。
轴的材料选择对于机械设备的性能和使用寿命有着重要的影响。
下面将介绍一些常用的轴材料及其特点。
1.碳素钢。
碳素钢是最常见的轴材料之一，具有良好的强度和硬度，适用于一般的机械设备。
碳素钢的优点是价格低廉，易加工，但缺点是耐腐蚀性差，容易生锈。
因此，在湿润、腐蚀性环境下，碳素钢轴需要进行防锈处理或选择其他材料。
2.不锈钢。
不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的材料，适用于对轴材料有较高要求的场合。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐磨损性和强度，适用于化工设备、食品机械等对材料表面要求高的领域。
不锈钢轴的缺点是价格较高，加工难度大，需要使用专用的切削工具。
3.合金钢。
合金钢是一种优质的轴材料，具有较高的强度、硬度和耐磨性，适用于承受较大载荷和高速旋转的机械设备。
合金钢的优点是耐磨损、耐腐蚀性能好，适用于高温、高压等恶劣环境。
但合金钢的价格较高，加工难度大，需要使用专业设备和工艺。
4.铝合金。
铝合金轴具有重量轻、导热性能好、耐腐蚀性强的特点，适用于需要减轻设备重量的场合。
铝合金轴的优点是重量轻，适用于要求轻量化的机械设备，但缺点是强度和硬度较低，不适用于承受大载荷和高速旋转的场合。
5.钛合金。
钛合金是一种优质的轴材料，具有良好的强度、硬度和耐腐蚀性能，适用于航空航天、船舶制造等高端领域。
钛合金轴的优点是重量轻、强度高、耐腐蚀性好，但价格昂贵，加工难度大，需要使用专业设备和工艺。
综上所述，选择合适的轴材料对于机械设备的性能和使用寿命具有重要的影响。
在选择轴材料时，需要根据实际使用环境、载荷大小、旋转速度等因素综合考虑，选择合适的材料以确保设备的稳定运行和长期使用。
国内外钢轨及其技术标准讲解
第21页 共 页
5）欧洲钢轨标准：prEN13674-1：2002（E） [Railway applications-Track Rail-Part1 Vignole railway rails 46kg/m and above]。1994年11月提出
初稿，1996年2月提出第二稿，1998年第三稿面
2019年3月7日
第17页 共 页
表1 钢轨断面和长度
国别
美国 俄罗斯 日本 法国 德国 中国
钢轨断面单重(kg/m)
AREA115(57 kg/m)、AREA119(60 kg/m)、AREA132(65 kg/m)、 AREA133(66 kg/m)、AREA136(68 kg/m)、AREA147(73 kg/m) 50、65、75 30、37、40、50、60 54、60 54、60 37、38、43、50、60、75
2019年3月7日
4 国外主要钢轨标准简介
第19页 共 页
1）美国AREMA技术条件2004修订版:AREMA Manual for Railway Engineering: SECTION2.1 SPECIFICATIONS FOR STEEL RAILS. 2）前苏联/俄罗斯钢轨标准：ГOCT 24182-80， ГOCT 18267-82，ГOCT P 51685-2000。 3）日本钢轨标准：JIS E1101，JIS E1123，JIS E 1120—1994。
采用热预弯，可减少残余应力和矫直噪音。
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图4 采用万能轧机轧制钢轨
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图5
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国内外铁路车轴_车轮标准探讨
中图分类号: U 270. 331+ . 1
文献标识码: B
轮对是铁路客货车的重要组成部分, 其质量的高 低直接关系到行车安全。不同国家和地区采用了不同 的轮对标准, 例如, 美国、加拿大、澳大利亚等国家采用 AAR( 北美铁道协会) 标准; 俄罗斯、日本和欧洲也分 别采用了各自的标准。因此, 了解和掌握不同国家与 地区的轮轴标准, 对于加快轮轴国产化进程、提高轮轴 检修质量、确保列车运行安全具有重要的意义。
国内外铁路车轴、车轮标准探讨 邵树民
日本国内使用的车轴钢分 4 类, 其中第 4 类为新 增加了盘形制动用 RD3A 、RD4A ( 2 盘) 和 RD3B ( 3 盘, 设
干线用感应淬火车轴用钢, 标准中的代号为 SFAQA, 一般称为 S38C。我国从日本川崎引进技术的 CRH 2
计速度 200 km/ h) 型车轴。2000 年以后, 设计使用了轴 颈中心距为 2 000 mm 的 RD3A1 和 RD3C ( 4 盘, 设计速度
收稿日期: 2008 05 30 作者简介: 邵树民( 1968 ) , 男, 工程师。
淬火、回火处理) 。F 类、G 类和 H 类车轴均用于重载 运输机车车辆和其他设备。 1. 1. 2 车轴形式尺寸分类
旧的 AAR 标准车 轴分 A、B、C、D、E、F 、G 共 7 级, 每级又分为滑动轴承车轴、带肩背的滚动轴承车轴 和无肩背的滚动轴承车轴 3 种类型。最新版本的标准 也分为 7 级( 都是无肩背的滚动轴承车轴) , 在保留了 旧 D、E、F 、G 级的基础上, 增加了 K、L、M 级。其中, K 轴与 F 轴的区别仅是缩短了轴颈长度, L 轴是 E 轴 的改进型( 短轴颈) , M 轴是 G 轴的改进型( 减少了轴 颈直径和长度) 。标准中对各型车轴的尺寸和公差都 有详细规定。最近, AAR 批准生产新型 K+ 轴, 该型 车轴加大了轴身直径。
国内外铁路车轴、车轮标准探讨
淬火、 回火 处理 ） 。Ｆ类 、 类 和 Ｈ 类 车轴 均 用 于 重载 Ｇ
运 输机 车 车辆 和其他 设备 。
１ １ ２ 车 轴 形 式 尺 寸 分 类 ． ．
旧的 ＡＡＲ标 准 车 轴 分 Ａ、 Ｃ、 Ｅ、 Ｇ 共 ７ Ｂ、 Ｄ、 Ｆ、
级， 每级 又 分为滑 动轴 承 车轴 、 带肩 背 的滚动 轴 承车轴 和 无肩 背 的滚动轴 承 车轴 ３种 类型 。最 新版 本 的标准 也 分为 ７级 （ 都是 无 肩 背 的滚 动 轴 承 车 轴 ） 在保 留 了 ， 旧 Ｄ、 Ｆ Ｇ 级 的基 础 上 ， 加 了 Ｋ、 、 级 。其 中 ， Ｅ、 、 增 ＬＭ Ｋ 轴与 Ｆ轴 的区别仅 是缩 短 了轴 颈 长度 ， Ｌ轴 是 Ｅ轴 的改进 型 （ 轴颈 ） Ｍ 轴 是 Ｇ 轴 的改 进 型 （ 少 了轴 短 ， 减
（ 辑 ： 玉坤 ） 编 田
・
Ｔ Ｄ Ｆ Ｓ自 ２ ０ ０ ６年陆续 投 入使 用 以来 ， 用部 门 已 使
经 积累 了大量 的运 用经 验 ， 此基 础上 ， 定 了各项 管 在 制 理 制度 和作业 程序 、 业 标 准 ， 通 过 集 中培 训 考核 ， 作 并
颈直 径 和长度 ） 。标 准 中对 各 型 车 轴 的 尺寸 和公 差 都
有详 细 规 定 。最 近 ， ＡＡＲ批 准 生 产新 型 Ｋ＋轴 ， 型 该
车轴 加大 了轴 身直 径 。
美 国主 型货车 采 用 Ｆ Ｋ） ， 重 ３ ． ； 年 来 （ 轴 轴 ２ ４ ｔ近 开行 的重 载列 车车 轴 采 用 Ｇ 轴 或缩 短 轴 颈 的 Ｍ 轴 ， 轴重 ３ ． 。ＡＡＲ 标 准 中规 定 ， Ｅ、 车 轴 用 于 客 ５７ｔ Ｄ、 Ｆ 车 时 ， 重按列 车 速度 分 为 ２级 ： 度 为 １ ６ｋ ｈ以 轴 速 ３ ｍ／ 下时 ， 轴 轴 颈 载荷 为 １． ， Ｄ ６ ４ｔ Ｅ轴 为 ２ ． ， ０ ５ｔ Ｆ轴 为 ２ ． ； ４ ５ｔ速度 为 １ ６ｋ ｈ １０ ｋ ｈ时 ， 型 轴 颈 载 ３ ｍ／ ￣ ６ ｍ／ 各 荷分别 为 １ ． 、 ９ ３ｔ ２ ． 。 ５ ５ｔ１ ． 和 ３ ２ｔ
国产PD3钢轨与进口钢轨材质性能的对比研究
检测 H , O4 炉
第 6 期 国产 PD3 钢轨与进口钢轨材质性能的对比研究
101
表 5 钢中 H, O 含量 ( 熔炼分析) 统计结果 ( ×10 - 6 )
钢种 攀钢 PD3
H
013～112 Π0151
O
910～2010 Π1510
备注 随机统计 80 炉
在钢轨头部距轨顶面约 10 mm～15 mm 处纵向 切取非金属夹杂物试样 , 在平行于轨顶面的金相磨
面上 , 根据 GB10561 中规定的 ASTM 评级图 , 采用 方法 A , 评定钢轨中的非金属夹杂物 。
疲劳裂纹扩展速率试验条件为 : 室温环境 , 应 力比 R = 015 , 加载频率为 15 Hz～20 Hz , 采用挠度 法进行测定 。
鞍钢 PD3
018～210 Π1183
210～1410 Π614
随机统计 80 炉
进口 UIC900A
115～215 Π2119
1110～1910 Π1517
统计 50 炉
钢种 攀钢 PD3 鞍钢 PD3 进口 UIC900A 技术要求
表 6 拉伸试验结果
σbΠMPa σ012ΠMPa δ5Π%
1 010～1 060 543～655 10～12
进口钢轨
国产轨要求 进口轨要求
0172～0175 Π01735
0170～0178 0165～0175
0134～0136 Π01348
0150～0170 0110～0150
1107～1109 Π11078
0175～1105 0180～1130
01015～01018 Π01016
≤01030 01008～01025
铁道车辆车轴强度设计方法
铁道车辆车轴强度设计方法铁道车辆车轴强度设计方法是铁路行业中非常重要的一项工作，它直接关系到铁路安全运营和车辆的寿命。
下面将从铁道车辆车轴材料、工艺和设计要素三个方面进行详细阐述。
一、铁道车辆车轴材料车轴是承受列车荷载和传递运动力的主要部件，因此要求材料具有高强度、高韧性和高耐疲劳性能。
目前，铁道车辆车轴材料主要有以下几种。
1、C类钢: C类钢是目前国内常用的车轴材料，它的强度和韧性均达到了较高的水平，但疲劳性能较差。
2、Cr-Mo钢: Cr-Mo钢是一种现代车轴材料，具有较高的强度、硬度和抗疲劳性，但生产工艺复杂、成本高。
3、轴承钢：轴承钢具有高强度、高韧性、高耐疲劳性和良好的加工性能，是一种理想的车轴材料。
二、铁道车辆车轴工艺车轴的强度不仅与材料有关，还与工艺有关。
下面介绍一些车轴的加工和热处理工艺。
1、锻造和热处理: 车轴的制造通常采用锻造工艺，其目的是消除钢材缺陷，提高材料的均匀性，以及增加车轴强度。
热处理是车轴制造的重要工艺，它不仅可以消除车轴内部的应力，还可以使车轴表面硬度提高、疲劳寿命延长。
2、旋压和磨削: 旋压是车轴表面光洁处理的重要工艺，它可以提高车轴的表面硬度和抗磨损能力。
磨削是车轴的最后一个加工工艺，也是最重要的一个工艺，它可以使车轴表面光洁度达到要求，并确保车轴的尺寸精度和几何形状。
三、铁道车辆车轴设计要素1、轴箱结构: 轴箱结构是车轴的重要组成部分，它直接关系到车轴的强度和刚度。
2、车轮轴距: 车轮轴距是指两个轮对之间的距离，车轴距愈大，车轮的负荷愈小，车轴的强度要求就愈低。
3、车轴载荷: 车轴的载荷是指车轴所受到的最大荷载，它直接影响车轴材料和工艺的选择。
4、弯矩和扭矩: 弯矩和扭矩是车轴所受到的主要力，设计时需要考虑它们的大小和作用方向。
总之，铁道车辆车轴的强度设计是一个复杂的系统工程，需要考虑材料、工艺和设计要素等多方面因素，确保车轴具有较高的强度和耐久性，保障铁路交通的安全和稳定运营。
国内外高速列车车轮材料的研究
国内外高速列车车轮材料的研究火车车轮是火车的重要組成部分之一，其性能的高低直接决定了火车的稳定性和安全性，世界上许多国家都为车轮的材料做了大量研究，并都小有成就。
本文主要介绍国内外车轮材料的组成发展。
标签：车轮；高速列车；材料1前言随着科技的发展，世界范围内铁路运输业也迅速发展，改革开发以来，我国也逐步建立起来自己的铁路运输网，但是火车的运行速度和世界上好多国家都有较大差距。
而影响火车运行速度的火车关键构建之一就是车轮，为此世界上火车运行速度较快的国家都为此投入了大量的人力和物力研究车轮，当然车轮材料是最主要的研究内容。
近年来我国的火车运行速度得到较大提高，基本可以达到早晨出发，晚上到达，或者晚上出发，早晨到达的目标。
这样也不可避免对高速形式火车车轮的安全性能提出较高要求，也就是高性能车轮材料的开发。
2国内外高速列车车轮新材料的开发2.1日本日本车轮普遍采用的是含碳量为0.6%-0.75%的高碳钢，这种刚的特点是在火车高速行驶时抗裂损性能较差，新干线也用这种刚，为了解决这个问题，日本科研工作者又研发了降碳加V钢，称之为V2钢(SVTY75一ZR)的车轮材料，成分见表1。
2.2欧洲从表2中可以看出，欧洲很早就采用低碳钢，但是又与低碳钢稍有区别，加入点其他金属，所以全称是低碳微合金材料，其中时速在200km/h所用车轮材料为ER7和ER8，其中ER7钢，是最常用的钢种。
2.3中国我国很早就对车轮材料进行开始研究，近年来也研究出几种新材料。
90年代，马鞍山钢铁公司在借鉴前苏联材料组成的基础上，研制出含钒微合金车轮，这种材料的成分（%）主要有C0.49、Si0.63、Mn1.28、P0.020、S0.025、V0.152，经过检测，这种刚的各项指标都优于当时车轮刚材料。
铁道部也进行了实地试验，也证明性能优良于普通碳素钢。
2000年，马鞍山钢铁公司和西南交通大学合作又研制出了性能更加卓越的车轮刚材料。
此种刚可用于时速200km的列车，其成分主要是增加合金元素，降低了含碳元素，并用V进行微合金化。
不同材料在轴承紧固件制造中的优缺点对比分析
不同材料在轴承紧固件制造中的优缺点对比分析不同材料在轴承紧固件制造中的优缺点对比分析引言轴承紧固件是指用于连接连接轴承和机械设备的螺栓、螺母、螺钉等紧固件。
它们承受着大量的载荷和振动，因此对于材料的选择至关重要。
本文将对几种常见的材料在轴承紧固件制造中的优缺点进行对比分析。
一、碳钢碳钢是最常见的轴承紧固件材料之一。
它具有良好的机械性能、可焊性和低成本等优点。
然而，碳钢的缺点在于其耐腐蚀性差，易于生锈。
在潮湿环境下，碳钢紧固件容易受到腐蚀和氧化，从而降低其使用寿命。
二、不锈钢不锈钢是一种抗腐蚀性能较好的材料，常用于高湿度和腐蚀性环境中的轴承紧固件制造。
不锈钢可以分为几个不同的等级，包括A2、A4等。
A2级不锈钢具有一定的耐腐蚀性，适用于一般湿度环境。
A4级不锈钢具有更高的耐腐蚀性，适用于潮湿和腐蚀性较强的环境。
不锈钢的缺点是强度较低，容易出现塑性变形和断裂，特别是在长时间高温下的情况下。
三、合金钢合金钢是通过在碳钢中引入其他合金元素（如铬、钛、钼等）来提高其性能的材料。
合金钢具有高强度、耐腐蚀性好的特点。
因此，它们在高负荷和腐蚀性环境下的应用较为广泛。
然而，合金钢的缺点是其制造成本较高。
四、钛合金钛合金是一种较为轻量化的材料，具有高强度、良好的抗腐蚀性和低密度等优点。
因此，在一些对重量要求较高的应用中，如航空航天领域，钛合金被广泛应用于轴承紧固件制造。
钛合金的缺点是其制造成本极高，难以加工。
五、陶瓷陶瓷是一种非常硬、抗腐蚀性好的材料。
由于其低摩擦系数和高耐磨损性，陶瓷紧固件适用于高速和高温环境下的应用。
然而，陶瓷的缺点是其脆性较大，容易碎裂。
此外，陶瓷的成本也较高。
综上所述，不同材料在轴承紧固件制造中具有各自的优缺点。
碳钢具有较低的成本和良好的机械性能，但耐腐蚀性差；不锈钢具有良好的抗腐蚀性能，但强度较低；合金钢具有高强度和良好的抗腐蚀性，但制造成本较高；钛合金具有轻质和高强度，但制造成本高昂；陶瓷具有良好的抗磨损性能，但脆性较大。
铁路用整体车轮国内外标准比对分析
铁路用整体车轮国内外标准比对分析
刘宝石
【期刊名称】《冶金标准化与质量》
【年(卷),期】2015(053)005
【摘要】针对我国及国际国外铁路用车轮标准的牌号、成分、力学性能、非金属夹杂物、残余应力、表面质量等方面差异作了对比分析.
【总页数】5页(P10-14)
【作者】刘宝石
【作者单位】冶金工业信息标准研究院北京100730
【正文语种】中文
【中图分类】TG142
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高速铁路车轴材质的优化选择
重进行低噪音车轮开发。 马钢还将与铁路研究部门合作大力进行应用技术研究，
弄清各类车轮的主要损伤形式、机理及其影响因素， 以指导 车轮使用性能的持续改进。同时， 正在积极筹划铁路车轮质 量控制与质量检测工程中心建设， 建立具有设计、冶金工艺 研究、材料性能研究等功能的系统性实验平台， 并完善质量 检测手段， 使马钢向高质量铁路车轮研发基地的方向发展。 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 收稿日期： ２００７－ １１－ ０２ 作者单位： 苏世怀， 江波， 马鞍山钢铁股份有限公司。
２００８．２
３５
此外， 成分偏析是钢， 特别是较大截面钢件中普遍存 在的现象。钢的偏析包括化学成分和非金属夹杂物的均匀 分布。钢中硫、磷等元素含量偏高， 均导致成分不均匀分 布倾向增大。通常， 非金属夹杂物含量越少， 钢的淬透性 越高。车轴钢冶炼时必须充分脱气， 防止形成层化， 即氢 引起的裂缝。
２ 车轴钢强化技术
高均质度车轮钢冶金工艺； 三是完善车轮压轧、热处理的数 值仿真技术， 提高工艺设计水平； 四是完善实验手段， 为技 术开发、工艺研究提供充分的条件。
产品开发的重点之一为高速动车组用车轮， 先期以消化 日本、欧洲相关车轮技术为主， 确保车轮实物质量达到进口 车轮的同等水平， 尽快实现高速动车组用车轮的国产化。同 时， 跟踪分析其使用状态， 研制适应我国客运专线使用条件 的新型高速动车组用车轮； 其二为重载车轮， 先期按铁道部 部署在大秦线推广应用已开发的新型重载车轮， 同时进行３０ ｔ 轴重重载货车车轮的预研； 其三是城市轨道交通用车轮， 着
０．０３０
０．０３５
０．３０
中国
４０
０．３７￣０．４５ ０．１５￣０．３５ ０．５０￣０．８０
中外碳素结构钢对照
中国与英国生产的碳素结构钢化学成分及物理性能对照一、概述碳素结构钢的生产，在中国已有80余年的历史，最早用平炉冶炼，后来用转炉或电炉冶炼，转炉钢从侧吹转炉钢发展到氧气转炉钢。
总之，在生产上中国已积累了成熟的冶炼操作经验，其产品质量，已完全可以与国外相应的钢号相媲美。
如中国生产的Q235钢和美国的A36号钢、原苏联的CT-3号钢、日本的SS41、SM41号钢、英国的43A-C、欧洲的Fe360、德国、奥地利生产的ST-37号钢等，无论在物理性能和化学成分上均相类似。
二、中国碳素结构钢概况1．按含碳量的多少，碳素结构钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
大致上说，含碳量为0．03～0．25％的，称为低碳钢。
含碳量在0．26～0．60％之间的为中碳钢。
含碳量在0.6～2％的为高碳钢。
在建筑结构中主要使用低碳钢。
2．碳素结构钢冶炼容易，成本低廉，并有良好的各种加工性能，所以使用广泛。
其中Q235钢在强度、加工和焊接方面的性能都比较好，是工业与民用建筑中最常用的，也是中国目前大量生产的钢种。
3.碳素结构钢的分类及性质如下：1）.在GB/Ｔ700-88《碳素结构钢》中，根据钢中碳、锰含量及屈服点的大小，按由低到高的次序排列，将碳素结构钢分为5种牌号，大部分牌号中还分有质量等级，每种牌号都规定有脱氧方法，详见表2-1。
其中最常用的是Q235钢。
碳素结构钢牌号表2-l2）.碳素结构钢由氧气转炉、平炉或电炉冶炼，除非需方有特殊要求(并在合同中注明)，冶炼方法一般由供方自行决定。
3）.碳素结构钢一般以热轧(包括控轧)状态交货，根据需方要求，经供需双方协议，也可以正火处理状态交货(A级钢材除外)。
4）.用沸腾钢轧制各牌号的B级钢材，其厚度(直径)一般不大于25mm。
5）.碳素结构钢的化学成分(熔炼分析)应符合表2-2的规定。
6）.碳素结构钢的力学性能应符合表2-3(拉伸和冲击试验)和表2-4(冷弯试验)的规定。
进行拉伸和弯曲试验时，钢板和钢带应取横向试样，伸长率允许比表2-3降低1％(绝对值)；型钢应取纵向试件。
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料锰含量随碳含量升高而升 高 ， 欧盟最 高 ， 次之 ， 、 印度 中 美、 韩差别不大。 磷、 硫杂质 成分 ， 国 、 美 印度控 制指标 高 ， 中国 、 国 韩 居 中， 欧盟要求最低 。 钢时氧化期去磷 ， 炼 还原期去硫 ， 指
１ 化学成分规定
如表 １ 所示 ， 中国有三种化学成分轴【 欧 、 、 、 ｌ １ 美 韩 印 ，
与同行探讨 。
硅 的作用就是强化材料 ， 形成置换式 固溶体 。 与铁 硅 的含量 中国三种轴都 一样 ，欧盟 限制上限 ，美 国限制下
限 ， 国 、 比中国的范围宽 ， 的稍宽 ， 韩 印度 印度 但上限都 比
中国的高 ， 欧盟最高 ， 印度次之 ， 国不定 。 美
Ｍｎ ％可细化组 织 ， ＜２ 是韧性化 的主要成分。中国材
２ 机械性能要求
机械性能要求如表 ２ 所示 。 美 国 、 国对 四大指标 ： 韩 屈服 、 抗拉 、 延伸 、 面缩 都有 要求； 印度标准 和欧盟完全一样 ， 只要求 三大指标 ， 并且
差别不大 ； 但淬火有 淬透的 问题 ， 必 要按 尺 寸 大 小分 有 类 分 组 ； 火 后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 火 和不 正 火淬 火 也没 有 分类 分 组 的 正
其成分均匀性较好 ， 性能特别是冲击性能差异较小。
的性能指标按热处理制度分两类 ； 中国除 ５ ０轴外按屈服 强度 各分三组 ， 别细微 ， 乎没有必 要 ； 国既按热 处 差 似 美 理制度 ， 又按尺寸大小分三类八组 ， 分组很细。笔者认 为
正火没有必 要按 尺寸大小分组 ， 只要保温时间足够 ， 能 性
文章编号：１７ － ７ ２ １ ）２ ０４ － ３ ６ ２ １ ８ （０ ０ ０ － ０ ９ ０ １
笔者从事铁路 和地 铁车轴工艺近三十年 ，亲历 了各 种铁路和地铁用车轴 的研制 ：从各种碳 素钢 车轴到各 种 合金钢车轴 ， 低速用途 的车轴 到高速用途 车轴 ， 国 内 从 从 标准的车轴到 国外标准 的车轴 ，从 只用 于国内铁路 车轴 到 出 口欧洲 、 西亚 车轴 ， 从铁 路货 车用车轴到 机车 、 铁 地 用车轴。 纵观各 国车轴制造材料标准 ， 笔者对其间存在 的 异同点做 了些总结 ，并 根据 自身 的工作经验提 出看法 以
钼 的成分只有欧盟 、 印度有规定 ， 钼对强化材料 、 细化
・
表 １ 国内外 车轴制造材料标准化学成分
收稿 １期 ： ０ ９ ０ — ７ ３ ２０—９２
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４ ９—
电力机车与城轨车辆 －０ ０年第 ２ ２１ 期
晶粒 、 增加珠光体的数量都有作用 。近几年笔者对我国冶 炼 的材料成分均匀性做过试验 ， 同冶炼炉号 ， 同一根坯料
的截面的不同点 ， 成分不均匀 ， 夹杂物不均匀 ， 以至性能特
指标 值完全一致 ； 国仅对 ５ 轴嘲 中 ０ 有四大指标要求 ， 其余
两种 只对抗拉 和延伸有要求 ，而且是分成车辆和机车两
组， 不是按成分分组 ， 笔者认为不科学。 欧盟 、 国和印度 韩
别是冲击性能差异很大 ；对进 口欧盟车轴进行成分分析 ，
必 要 ．
表 ２ 国内外车轴机械性能要 求
冲击值要求如表 ３表 ４ 、 所示 。 国没有 冲击值要求 ； 美 欧盟有 纵横冲击值要求 ； 国 、 韩 印度仅有纵 冲要求． ； 中国
安全角度来看 ， 更倾 向于 中碳偏低的轴 。
度都有规定 。笔者认为 ， 铜含量应加以严格控制 ， 以防锻造 时晶间铜熔 ； 、 、 铬 镍 钒炼钢 时需要适量加入 ， 在热处理工 艺过程 中温度 范围有很 大的灵活性 ， 否则 ， 热处理工艺过 程温度范围要求较严格 ， 成本相对高一些 。
第３卷 ３
第 ２期
电力机车与城轨车辆
Ｅ ｅ ｔｉ Ｌ ｃ ｍｏ ｉｅ ｌｃ ｒ ｏ ｏ ｔ ｓ＆ Ｍａ ｓ Ｔ ａ ｓｔＶ ｈ ｅ ｃ ｖ ｓ ｒｎ ｉ ｅ ｗｌｓ
Ｖ０ ＿ ３ Ｎｏ ２ ｌ３ ． Ｍａ ． ｔ ２ １ ｒ ２ ｈ， ０ ０ ０
２１ ００年 ３月 ２ 日 ０
标高则成本低 ， 指标低则成本高 。但笔者 的经验是 车轴
是机车等移动运载工具重要关键件 ， 、 杂质成分高 的 磷 硫 轴的性 能各部分同一性差 ， 容易形成疲劳源 ； 可能使 应尽
仅有一种 （ 欧洲标准 Ｅ ４ Ａ Ｔ为合金钢 ，Ａ１ Ｅ Ｎ为碳素钢 ） 。
化学成分是标准 中最基本 和最重要 的一 条。其 中碳
杂质含量 降低 ， 使得车轴各部分性能 同一 ， 降低疲劳源 的
产生概率 。 铬 、 、 、 的含量 ， 国、 国不规定 ， 铜 镍 钒 美 韩 中国、 欧盟 、 印
强化材料 的作用最强 ， 同时降低韧性也最显著 。 国取 中 美 碳偏高闭 欧盟［ 印度 更 ， ３ １ 、 中碳偏低 ， 国 成分范围广 。 韩 欧盟 、 印度只规定碳含量 的上 限。中碳偏低 材料强度 、 硬 度相对低 ， 但塑性 指标相对 更好 ， 性也相 对较高 ， 韧 中碳 偏高材料 强度 、 度相对偏 高一些 ， 硬 脆性也 相对偏高 ， 韧 性相对偏低 。 根据笔者多年工作经验 ， 从轴类件受力以及
等方 面， 对中 、 、 、 、 欧 美 韩 印碳素钢车轴制造材料标准进行分析 ， 探讨各标准的异同 ， 同时指 出各标准可 以省去的试验 。 关键词 ： 铁路 ； 车轴 ； 材料 ； 标准 ； 异同 ； 分析 中图分类号： ０３ １ １ Ｕ ６ ． １ Ｕ２ ．３ ￣ ； ２ ０２ ６ ＋ 文献标识码 ： Ｂ
・建 议 ・ 讨 ・ 探
国 内外铁路碳 素钢 车轴制造材 料 标准异 同分析探讨
佘毅簧
（ 南车株 洲电力机 车有 限公 司 天力锻 业公 司， 南 株洲 湖 摘 ４２０ ） １ ０ １ 要： 从化学成分 、 机械性能 、 冲击值 、 劳性 能 、 疲 晶粒度 、 材料纯净度 、 超探 、 磁探 、 残余应力 、 曲试验和 落锤试 验 弯