常用钢轨的化学成分及性能
焊接60的U75v钢轨和U71Mn钢轨上的质量分析和对比
焊接60的U75v钢轨和U71Mn钢轨上的质量分析和对比摘要：随着我国社会经济的发展，为适应铁路高速、重载的要求和客运专线建设的需要，对各类钢轨的焊接提出了更高的要求，在我的实际工作当中，我所使用的是瑞士Schlatter 公司生产的GAAS80/580钢轨电阻焊机焊接钢轨，目前主要焊接60的U75v钢轨和U71Mn钢轨，所以，本文根据我的实际工作经验，通过对两种钢轨焊接工艺和焊接质量的相应分析，从而获取这种焊机对2种钢轨的焊接质量差异。
关键词：U75v钢轨；U71Mn钢轨；GAAS80/580钢轨电阻焊机一、引言长轨焊接生产轨种涉及到各钢厂的U71Mn、U75V钢轨。
近年来在焊轨设备上，大多使用士Schlatter公司生产的GAAS80/580钢轨闪光对焊机进行长轨焊接生产。
一般来说，强度较低的U71Mn钢轨，使用时间最长，强度等级为880MPa，有较好的韧、塑性，焊接性优良；焊接也相对容易，而强度较高的U75V（原牌号为PD）是攀钢首先于20世纪90年代初利用3当地铁矿石中共生的钒钛等微量元素研究开发出的高碳微钒合金轨，强度等级为980MPa，钢轨的焊接难度普遍认为较高，这种钢轨耐磨性、韧性及抗疲劳性好，一般认为其使用性能优于U71Mn热轧钢轨。
二、U75V与U71Mn钢轨焊接工艺参数的调试比较2.1 U75V与U71Mn钢轨化学成分及可焊性分析和比较对所选用的U71Mn和U75V两种钢轨进行钢轨化学成分及其可焊性分析比较，与U71Mn 钢轨钢相比,U75V钢轨钢的碳含量与之相近,但增加了硅及钒,因此它的强度有所提高,耐磨性能略优,但韧性却劣之。
表1 钢轨化学成分比较从表1的钢轨化学成分分析中，U75V钢轨同U71Mn钢轨相比，在化学成分上有许多区别，从C、Si及V等化学成分来说，U75V有不同程度的增加。
从含碳量看U75V、U71Mn钢轨均为共析钢的范围，U75V含碳量有一定程度增加，但是可焊性较U71Mn钢轨差，这是由于硅会降低钢轨的焊接性能。
第二节钢轨基本知识.
第二节钢轨基本知识一、钢轨使用规定高速铁路正线、到发线应采用60 kg／m无螺栓孔新钢轨；其他站线宜铺设50 kg／m钢轨。
200 km／h及以上高速客运铁路应选用u71MnG、强度等级为880～IPa热轧钢轨；200 km ／h～250 km／h高速客货混运铁路应选用U75VG、强度等级为980 MPa热轧钢轨。
其中，U代表钢轨钢，71、75代表化学成分中碳平均含量为0．71％、0．75％，V代表钒元素，Mn代表锰元素，G代表高速铁路。
高速铁路钢轨应具备安全使用性能好、几何尺寸精度高、平直度好的特点，同时要求钢轨的实物质量达到高纯净、高平直、高精度、长定尺，这就要求钢轨钢质洁净、韧塑性高、焊接性能优良、表面基本无原始缺陷。
二、钢轨长度及断面尺寸1．钢轨长度高速铁路正线应采用符合相应技术标准的100 m定尺轨，短尺轨长度为95 m、96 m、97 ITI 和99 ITI四种。
．；，，’2．钢轨断面尺寸60 kg／m钢轨断面尺寸，如图2-1所示。
60 kg／m钢轨计算数据，如表2—9所示。
1．钢轨的化学成分(表2—10)2．钢轨拉伸性能和硬度钢轨的抗拉强度和伸长率及轨头顶面中心线上的表面硬度值应符合表2一11的规定。
四、钢轨标志我国钢轨生产厂家主要有攀钢、包钢、鞍钢和武钢四家，各厂家标志如图2 2所示。
钢轨标准规定，在钢轨轨腰部位需要采用两种标记，即轧制标志和热压印标志，同时还规定了其他标识，如在轨端刷漆以及粘贴标签。
1．凸出标志钢轨一侧轨腰上轧制的凸出标志顺序：生产厂标志——钢轨轨型(如60代表60 kg／m)——钢轨钢牌号(如u75vG、u7lMnG)——制造年(轧制年度末两位)、月(如04代表轧年度为2∞4年，Ⅲ代表3月份轧制)。
2．凹入标志钢轨另一侧的轨腰上热压印凹人标志的顺序：钢厂代码——生产年份——炉号——连铸流号——连铸坯号——钢轨顺序号——班别号。
各个钢厂的热压印标志不完全相同。
以攀钢为例说明，如图2 3所示。
u50mn钢轨化学成分
u50mn钢轨化学成分u50mn钢轨是铁路上常用的一种钢轨，其化学成分对其性能和用途具有重要影响。
本文将从u50mn钢轨的化学成分入手，探讨其对钢轨性能的影响。
我们来看看u50mn钢轨的化学成分。
根据国家标准GB/T 699-1999，u50mn钢轨的化学成分应符合以下要求：碳(C)含量为0.47%-0.54%，硅(Si)含量为0.17%-0.37%，锰(Mn)含量为 1.20%-1.50%，磷(P)含量不超过0.035%，硫(S)含量不超过0.035%。
此外，u50mn钢轨还应满足一定的力学性能指标，如抗拉强度、屈服强度、冲击韧性等。
化学成分对钢轨性能的影响是多方面的。
首先，碳(C)是钢材的重要元素之一，对钢的硬度、强度和耐磨性有重要影响。
u50mn钢轨的碳含量较高，可以提高钢轨的硬度和强度，使其更加耐磨，适合在重载、高速列车运行的路段使用。
硅(Si)的含量也对钢轨性能有一定影响。
硅是一种强氧化剂，其含量过高会导致钢材的氧化程度增加，从而降低了钢的塑性和韧性。
因此，u50mn钢轨的硅含量应控制在一定范围内，以保证其在使用过程中的韧性和塑性。
锰(Mn)是钢材中的重要合金元素，对钢的强度、硬度和耐磨性都有重要影响。
u50mn钢轨的锰含量较高，可以提高钢轨的强度和硬度，使其更加耐磨，适合在高强度、高速列车运行的路段使用。
磷(P)和硫(S)都是钢材中的有害元素，对钢的性能有负面影响。
磷会使钢的冷脆性增加，而硫则会降低钢的韧性和冲击韧性。
因此，u50mn钢轨的磷和硫含量都应控制在一定范围内，以保证钢轨的韧性和冲击韧性。
u50mn钢轨的化学成分对其性能和用途具有重要影响。
钢轨的硬度、强度、耐磨性、韧性和冲击韧性等性能指标都与化学成分密切相关。
因此，在生产和使用钢轨时，应根据具体的用途和要求，控制好钢轨的化学成分，以确保其性能和质量。
UIC60与CHN60钢轨性能比较
备 注 普碳轨 中锰钢轨 高碳低锰淬火轨 高碳微钒淬火轨
3. 2 U IC 钢轨化学成分
采用增加含锰量来提高其硬度和韧性, 属于中
U IC 不同钢种钢轨的化学成分见表 3。
锰钢钢轨。 而美、日、前苏联等国则是采用增加
碳对钢的性质影响最大。较高的含碳量, 可 含碳量以提高其抗拉强度和硬度, 属于高碳钢
1. 1～ 1. 5 0. 70～ 1. 00 0. 70～ 1. 05
Si 0. 13～ 0. 28 0. 15～ 0. 35 0. 15～ 0. 35 0. 65～ 0. 90
P 0. 04 0. 04 0. 04 0. 04
S 0. 04 0. 04 0. 04 0. 04
V 0. 05～ 0. 12
项 目 轨头宽度 轨头高度 轨腰厚度 轨腰高度 钢轨高度 轨底宽度 断面对称度 与接头夹板接触的表面 接头夹板接触表面之间的高度 端面垂直度 端部弯曲 向上 向下 左右 螺栓孔尺寸 直径 位置 钢轨长度 (轨长 25 m , 20 ℃时) 钻孔轨 不钻孔轨
锤头质量 kg 支 座
1 000
刚性支座 弹性支座
U IC60 9. 1 9. 8
CHN 60 9. 1 9. 8
5 各国钢轨性能比较 各国钢轨性能的比较如图 3 所示。
6 钢轨轧制允许偏差 钢轨断面尺寸的允许偏差见表 6。
7 焊接接头允许几何偏差
表 6 钢轨断面尺寸允许偏差
图 3 各国钢轨性能比较 mm
22
铁道标准设计 1999 年 3 期
表 1 钢轨断面尺寸及特性
项 目
质量 (kg·m - 1) 断面积 cm 2 对水平轴惯性矩 cm 4 对竖直轴惯性矩 cm 4 下部截面模量 cm 3 上部截面模量 cm 3 上部截面模量 下部截面模量
第二节 钢轨基本知识
第二节钢轨基本知识一、钢轨使用规定高速铁路正线、到发线应采用60 kg／m无螺栓孔新钢轨；其他站线宜铺设50 kg／m钢轨。
200 km／h及以上高速客运铁路应选用u71MnG、强度等级为880～IPa热轧钢轨；200 km ／h～250 km／h高速客货混运铁路应选用U75VG、强度等级为980 MPa热轧钢轨。
其中，U代表钢轨钢，71、75代表化学成分中碳平均含量为0．71％、0．75％，V代表钒元素，Mn代表锰元素，G代表高速铁路。
高速铁路钢轨应具备安全使用性能好、几何尺寸精度高、平直度好的特点，同时要求钢轨的实物质量达到高纯净、高平直、高精度、长定尺，这就要求钢轨钢质洁净、韧塑性高、焊接性能优良、表面基本无原始缺陷。
二、钢轨长度及断面尺寸1．钢轨长度高速铁路正线应采用符合相应技术标准的100 m定尺轨，短尺轨长度为95 m、96 m、97 ITI 和99 ITI四种。
．；，，’2．钢轨断面尺寸60 kg／m钢轨断面尺寸，如图2-1所示。
3．钢轨计算数据60 kg／m钢轨计算数据，如表2—9所示。
三、钢轨材质1．钢轨的化学成分(表2—10)2．钢轨拉伸性能和硬度钢轨的抗拉强度和伸长率及轨头顶面中心线上的表面硬度值应符合表2一11的规定。
四、钢轨标志我国钢轨生产厂家主要有攀钢、包钢、鞍钢和武钢四家，各厂家标志如图2 2所示。
钢轨标准规定，在钢轨轨腰部位需要采用两种标记，即轧制标志和热压印标志，同时还规定了其他标识，如在轨端刷漆以及粘贴标签。
1．凸出标志钢轨一侧轨腰上轧制的凸出标志顺序：生产厂标志——钢轨轨型(如60代表60 kg／m)——钢轨钢牌号(如u75vG、u7lMnG)——制造年(轧制年度末两位)、月(如04代表轧年度为2∞4年，Ⅲ代表3月份轧制)。
2．凹入标志钢轨另一侧的轨腰上热压印凹人标志的顺序：钢厂代码——生产年份——炉号——连铸流号——连铸坯号——钢轨顺序号——班别号。
各个钢厂的热压印标志不完全相同。
各种钢轨参数
名称＝重轨标准=GB/ 183-1963,GB/T 182-1963,GB/T 181-1963序号=2 钢轨型号\kg/m=43A\mm=140B\mm=114 C\mm=70D\mm=14.5 截面面积\F\cm^2=57 重心距离至轨底Z1\cm=6.85 重心距离至轨顶Z2\cm=7.15 惯性矩\Jx\cm^4=1480 惯性矩\Jy\cm^4=260 截面系数\W1=Jx\Z1\cm^3=217.3 截面系数\W2=Jx\Z2\cm^3=208.3 截面系数\W3=Jy\(B/2)/cm^3=45 斜度\K=0.04375 理论重量\kg/m=44.653 通常长度\m=12.5 ，25 标准号=GB182-63 h1\mm=27 h2\mm=42 h3\mm=77.5 a\mm=30.4b\mm=46 g\mm=78 f1\mm=11 f2\mm=14 f3\mm= r1\mm=13 r2\mm=2 r3\mm=4S1\mm=56S2\mm=110S3\mm=160 φ =29R\mm=300R1\mm=5 ，10R2\mm=15名称＝起重机钢轨标准=YB/T 5055-1993序号=2型号=QU80理论重量\kg/m=63.69 b\mm=80 b1\mm=87 b2\mm=130s\mm=32h\mm=130h1\mm=35h2\mm=26R\mm=400R1\mm=26R2\mm=44 r\mm=8 r1\mm=6 r2\mm=2 截面面积\cm^2=81.13 重心距离y1\cm=6.43 重心距离y2\cm=6.57 惯性矩Ix\cm^4=1547.4 惯性矩Iy\cm^4=482.3 截面系数\W1=Ix/y1\cm^3=240.65 截面系数\W2=Ix/y2\cm^3=235.52 截面系数\W3=Iy/(b2/2)\cm^3=74.21 参考资料：《机械设计手册》起重机钢轨( YB/T5055-1993 )1、尺寸、外形、重量(1)尺寸1) 钢轨的截面形状、部位名称如图 1 所示，其截面尺寸应符合表1 的规定。
各种钢轨参数资料
名称＝重轨标准=GB/ 183-1963,GB/T 182-1963,GB/T 181-1963 -----------------------------------------------------------序号=2钢轨型号\kg/m=43A\mm=140B\mm=114C\mm=70D\mm=14.5截面面积\F\cm^2=57重心距离\至轨底Z1\cm=6.85重心距离\至轨顶Z2\cm=7.15惯性矩\Jx\cm^4=1480惯性矩\Jy\cm^4=260截面系数\W1=Jx\Z1\cm^3=217.3截面系数\W2=Jx\Z2\cm^3=208.3截面系数\W3=Jy\(B/2)/cm^3=45斜度\K=0.04375理论重量\kg/m=44.653通常长度\m=12.5，25标准号=GB182-63h1\mm=27h2\mm=42h3\mm=77.5a\mm=30.4b\mm=46g\mm=78f1\mm=11f2\mm=14f3\mm=r1\mm=13r2\mm=2r3\mm=4S1\mm=56S2\mm=110S3\mm=160φ=29R\mm=300R1\mm=5，10R2\mm=15名称＝起重机钢轨标准=YB/T 5055-1993----------------------------------------------------------- 序号=2型号=QU80理论重量\kg/m=63.69b\mm=80b1\mm=87b2\mm=130s\mm=32h\mm=130h1\mm=35h2\mm=26R\mm=400R1\mm=26R2\mm=44r\mm=8r1\mm=6r2\mm=2截面面积\cm^2=81.13重心距离y1\cm=6.43重心距离y2\cm=6.57惯性矩Ix\cm^4=1547.4惯性矩Iy\cm^4=482.3截面系数\W1=Ix/y1\cm^3=240.65截面系数\W2=Ix/y2\cm^3=235.52截面系数\W3=Iy/(b2/2)\cm^3=74.21参考资料：《机械设计手册》第一节钢轨一、钢轨的功用及要求钢轨是铁路轨道的主要组成部件。
钢轨规格型号
A
B
C
D
E
F
t
C/em
e/em
I/cm4
z/cm3
i/em
mm
9
63.50
63.50
32.10
17.48
25.72
10.30
5.90
11.39
8.94
3.09
3.26
62.41
19.10
2.33
5 ～7 ±18
12
69.85
69.85
38.10
19.85
37.70
12.30
7.54
15.54
12.20
3.40
3.59
98.82
27.60
2.51
6～10
15
79.37
79.37
42.86
22.22
43.65
13.50
8.33
19.33
15.20
3.89
4.05
156.10
38.60
2.83
6～10
±18
22
93.66
93.66
50.80
26.99
50.00
16.67
10.72
28.39
22.30
4.52
(3)力学性能见表132。
表132铁路钢轨的学性能
伸长率 δ5(%) 牌号 抗拉强度 ób/MPa≥ ≥ U71 U74 U71C 785 u 注：热锯样轨切取的拉力试样，其试验结果允许伸长率比规定数值降低 l%(绝对值)。 9 U71MnSiCu 885 8 785 785 10 9 U71Mn U70MnSi 885 885 8 8 牌号 抗拉强度 ób/MPa≥ 伸长率 δ5(%)≥
铁路钢轨U71MnG 、U75V等简介
U71Mn/U71MnG、U75V/U75VG、U76CrRE等钢轨的钢种、性能等简介1我国钢轨的钢种及性能1.1钢轨的化学成分钢轨的化学成分除钢中的五大基本元素C、Si、Mn、S. P外，还有合金元素如Cr、V、Nb以及钢中的残留元素等。
关于钢轨钢的命名: 第一个字母U ,代表轨钢(轨字汉语拼音GUI的第二个字母) ,后面的数字代表平均含碳量,再后面的字母代表合金化的元素,如U75V代表平均含碳量为0.75%、采用钒合金化的钢轨钢。
1.2钢轨钢的组织奥氏体奥氏体是在大于727°C高温下才能稳定存在的组织,塑性好，是钢轨钢在高温下所要求的组织。
高锰钢道岔组织即为奥氏体组织,是高锰钢经过水韧处理后得到的,在强的冲击载荷下，能形成硬化层,表现出优异的抗磨耗性能。
珠光体珠光体是渗碳体和铁素体的混合物。
目前钢轨钢的组织大多数为珠光体组织。
马氏体马氏体是奥氏体迅速冷却得到的淬火组织。
钢轨钢中一般出现的马氏体组织为针状马氏体，脆而硬，为不允许出现的有害组织。
1.3国内主要钢种U71Mn/U71MnG钢轨U71Mn钢轨为我国至今使用时间最长的钢轨，其强度等级为880MPa，轨顶面硬度260-300HB，有较好的韧、塑性，焊接性优良。
U71MnG钢轨为高速铁路用钢轨，性能指标同U71Mn ,化学成分略有不同,主要C、S、P、V、Al含量略有差异。
U75V/U75VG 钢轨U75V为含钒微合金钢轨(以前曾称之为PD3钢轨) ,其强度980MPa级,轨顶面硬度280-320HB。
目前在我国铁路的繁忙干线上广泛使用。
U75VG钢轨为客货混运高速铁路用钢轨,在化学成分上与U75V钢轨的区别,主要S、P、V、Al含量略不同。
U77MnCr钢轨U7MnCr钢中含通过添加合金锰、铬,提高其的强度,热轧钢轨其强度980MPa级,轨顶面硬度290- 330HB ;热处理钢轨其强度1180MPa级,轨顶面硬度350-410HB ,硬化层深度大3于20mm.U76CrRE钢轨U76CrRE钢轨为包钢在BNbRE钢轨基础上开发的新钢种,其强度等级为980MPa , 轨顶面硬度310-360HB ,有较好的韧、塑性,焊接性优良U78CrV(原PG4)钢轨U78CrV钢中含通过添加合金铬,提高其的强度，热轧钢轨其强度1080MPa 级,轨顶面硬度310-360HB ;热处理钢轨其强度1280MPa级,轨顶面硬度370-420HB，硬化层深度大于20mm。
(整理)各种钢轨参数
名称＝重轨标准=GB/ 183-1963,GB/T 182-1963,GB/T 181-1963 -----------------------------------------------------------序号=2钢轨型号\kg/m=43A\mm=140B\mm=114C\mm=70D\mm=14.5截面面积\F\cm^2=57重心距离\至轨底Z1\cm=6.85重心距离\至轨顶Z2\cm=7.15惯性矩\Jx\cm^4=1480惯性矩\Jy\cm^4=260截面系数\W1=Jx\Z1\cm^3=217.3截面系数\W2=Jx\Z2\cm^3=208.3截面系数\W3=Jy\(B/2)/cm^3=45斜度\K=0.04375理论重量\kg/m=44.653通常长度\m=12.5，25标准号=GB182-63h1\mm=27h2\mm=42h3\mm=77.5a\mm=30.4g\mm=78f1\mm=11f2\mm=14f3\mm=r1\mm=13r2\mm=2r3\mm=4S1\mm=56S2\mm=110S3\mm=160φ=29R\mm=300R1\mm=5，10R2\mm=15名称＝起重机钢轨标准=YB/T 5055-1993----------------------------------------------------------- 序号=2型号=QU80理论重量\kg/m=63.69b\mm=80b1\mm=87s\mm=32h\mm=130h1\mm=35h2\mm=26R\mm=400R1\mm=26R2\mm=44r\mm=8r1\mm=6r2\mm=2截面面积\cm^2=81.13重心距离y1\cm=6.43重心距离y2\cm=6.57惯性矩Ix\cm^4=1547.4惯性矩Iy\cm^4=482.3截面系数\W1=Ix/y1\cm^3=240.65截面系数\W2=Ix/y2\cm^3=235.52截面系数\W3=Iy/(b2/2)\cm^3=74.21参考资料：《机械设计手册》起重机钢轨（YB/T5055-1993）1、尺寸、外形、重量（1）尺寸1）钢轨的截面形状、部位名称如图1所示，其截面尺寸应符合表1的规定。
r65钢轨gost标准
r65钢轨gost标准
R65钢轨是一种俄罗斯标准的钢轨，符合GOST标准。
GOST是指俄罗斯国家标准，它规定了许多不同类型产品的技术规范和质量要求，包括钢轨。
R65钢轨的“R”代表铁路（Railway），“65”代表每米长轨道的重量，即65千克。
这种类型的钢轨通常用于重载铁路，其设计和生产符合GOST R 51045标准。
根据GOST R 51045标准，R65钢轨的化学成分、机械性能、尺寸和允许的缺陷等方面都有详细的规定。
例如，钢轨的化学成分要求包括碳含量、硅含量、锰含量等，以确保钢轨具有所需的强度和耐久性。
此外，标准还规定了钢轨的尺寸公差、表面质量、热处理方法等方面的要求。
在实际使用中，R65钢轨通常用于承载重型货运列车或高速列车，因其较高的强度和承载能力而受到青睐。
它还可以用于铁路枢纽、货运站等需要承受高荷载的场所。
因此，R65钢轨在俄罗斯及其他一些国家的铁路建设和维护中被广泛应用。
总的来说，R65钢轨符合GOST标准，具有较高的强度和承载能
力，适用于重载铁路和高速铁路，其质量和性能受到严格的标准控制和监督。
钢轨的化学成分和机械性能
（二）钢轨的机械性能**1．强度钢轨在载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力。
常以强度极限，屈服极限等指标来表示。
强度极限（抗拉强度）是指金属材料抵抗拉伸载荷作用而不至破坏的最大应力，用бb表示；屈服极限（屈服强度）是指金属材料在载荷不增加的情况下，仍能产生明显塑性变形时的应力，用бs表示，它们的单位为MPa。
2．塑性金属材料在载荷作用下，产生显著的变形而不致破坏，并在载荷取消后，仍能保持变形后的形状。
常以伸长率和断面收缩率等指标来表示。
伸长率是试样拉断后，标定长度的伸长量与原始标定长度之比值的百分点，用δ表示；断面收缩率是试样断口面积的缩减量与原截面积之比值的百分数，用ψ表示。
3．硬度金属材料抵抗另一种更硬物体（材料）压入其表面的能力。
根据测定方法的不同，可分为布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HRC）等。
实践证明，硬度和强度之间有一定对应关系，可以根据布氏硬度值近似地换算出该材料的抗拉强度值。
如：低碳钢бb≈0.36HB，高碳钢б b ≈0.34HB。
4．韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不致破坏的能力。
金属材料韧性的好坏，可通过冲击试验测定，用冲击韧性值αk表示，单位kJ/m2。
5．疲劳在交变载荷的作用下，材料发生断裂的现象。
金属材料抵抗疲劳的能力，用疲劳强度来衡量。
疲劳强度就是金属材料在无数次重复的交变载荷作用表示。
碳素钢的疲劳强度与抗拉强度下，而不致破坏的最大应力，用б－1之间的近似关系：英国U78－HT ≥1176≥10600.74~0.820.15~0.50.7~1.0≤0.030≤0.030同上日本NHH≥1176≥12600.74~0.820.15~0.350.7~1.0≤0.030≤0.030≤1.5ppm同上津巴布韦AR(含金轨)≥1080≥10500.67~0.820.30~0.90.90~1.3≤0.03≤0.03≤1.5ppmCr=0.8%~1.3%法国U78CHHR ≥1175≥11600.74~0.820.15~0.350.7~1.0≤0.030.025≤1.5ppm全长淬火轨（合同规定）中国PD3≥980≥8600.72~0.820.65~0.90.75~1.05<0.04<0.04(V)0.05%~0.12%（企业标准）高碳微钒前苏联M76≥900≥6.3650.71~0.820.18~0.40.75~1.05≤0.035≤0.045ΓOCT24182－80中国PD3－SQ ≥1275≥11600.72~0.820.65~0.90.75~1.05<0.04<0.04(V)0.05%~0.12%企业标准。
轨道钢规格、重量以及相关知识
轨道钢规格、重量以及相关知识铁路钢轨知识：（1）重型钢轨知识：每米公称重量大于30kg的钢轨。
火车钢轨和起重机轨都属重轨。
火车钢轨：用于铺设铁路，要承受火车营运时的压力、冲击载荷和摩擦，要求有足够的强度和一定的韧性。
质量要求严格，除保证其化学成分外，还要求检验力学性能、落锤试验和酸浸低倍组织等。
生产厂有武钢、鞍钢、包钢和攀钢等。
起重机轨：即吊车轨，其高度较低，头宽及腰厚尺寸较大，只要求检验化学成分和抗拉强度。
用于铺设起重机大于及小车轨道。
生产厂有鞍钢和攀钢。
（2）轻型钢轨知识：是每米公称重量小于或等于30kg的钢轨。
轻轨的质量要求比重轨低，只要求检验其化学成分、抗拉强度、硬度和落锤试验等。
主要用途：轻轨主要用于林区、矿区、工厂及施工现场等处铺设临时运输线路和轻型机车用线路。
铁路钢轨型号：（1）轻型钢轨型号，材质: Q235，55Q；规格：30kg/m，24kg/m，22kg/m，18kg/m，15kg/m，12 kg/m，8 kg/m。
（2）重型钢轨型号, 材质: 45MN，71MN；规格：50kg/m，43kg/m，38kg/m，33kg/m（2）起重钢轨型号, 材质: U71MN；规格：QU70 kg /m ，QU80 kg /m，QU100 kg /m，QU120 kg /m。
以上钢轨型号为常用钢轨型号。
轨道钢理算计算公式：钢轨类型(公斤/米) 尺寸（毫米）截面面积F(厘米2) 理论重量(公斤/米) 高A度底B宽头C宽腰D厚轻轨5 5044 22 4.5 6.41 5.03 8 65 54 25 7.0 10.76 8.42 11 80.5 ...钢轨1.概述&Nb sp; 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）。
各种钢轨参数
名称＝重轨标准=GB/ 183-1963,GB/T 182-1963,GB/T 181-1963 -----------------------------------------------------------序号=2钢轨型号\kg/m=43A\mm=140B\mm=114C\mm=70D\mm=14.5截面面积\F\cm^2=57重心距离\至轨底Z1\cm=6.85重心距离\至轨顶Z2\cm=7.15惯性矩\Jx\cm^4=1480惯性矩\Jy\cm^4=260截面系数\W1=Jx\Z1\cm^3=217.3截面系数\W2=Jx\Z2\cm^3=208.3截面系数\W3=Jy\(B/2)/cm^3=45斜度\K=0.04375理论重量\kg/m=44.653通常长度\m=12.5，25标准号=GB182-63h1\mm=27h2\mm=42h3\mm=77.5a\mm=30.4g\mm=78f1\mm=11f2\mm=14f3\mm=r1\mm=13r2\mm=2r3\mm=4S1\mm=56S2\mm=110S3\mm=160φ=29R\mm=300R1\mm=5，10R2\mm=15名称＝起重机钢轨标准=YB/T 5055-1993----------------------------------------------------------- 序号=2型号=QU80理论重量\kg/m=63.69b\mm=80b1\mm=87s\mm=32h\mm=130h1\mm=35h2\mm=26R\mm=400R1\mm=26R2\mm=44r\mm=8r1\mm=6r2\mm=2截面面积\cm^2=81.13重心距离y1\cm=6.43重心距离y2\cm=6.57惯性矩Ix\cm^4=1547.4惯性矩Iy\cm^4=482.3截面系数\W1=Ix/y1\cm^3=240.65截面系数\W2=Ix/y2\cm^3=235.52截面系数\W3=Iy/(b2/2)\cm^3=74.21参考资料：《机械设计手册》起重机钢轨（YB/T5055-1993）1、尺寸、外形、重量（1）尺寸1）钢轨的截面形状、部位名称如图1所示，其截面尺寸应符合表1的规定。
我国铁路钢轨钢的研究及选用
我国铁路钢轨钢的研究及选用周清跃;张银花;陈朝阳;刘丰收【摘要】介绍我国铁路常用钢轨钢的化学成分、性能特点；研究我国高速铁路、160 km/h以下的既有铁路、重载铁路、高原铁路、城市轨道交通用钢轨的选用原则.分析和论述曲线路段钢轨的选用、不同钢种钢轨的焊接、焊接接头的硬度匹配、长定尺钢轨的选用、钢轨打磨和润滑方面注意的问题,提出高速、重载钢轨钢的研究方向.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】5页(P47-51)【关键词】钢轨钢;化学成分;力学性能;高速铁路【作者】周清跃;张银花;陈朝阳;刘丰收【作者单位】中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081;中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京,100081【正文语种】中文1 我国钢轨钢化学成分及性能特点目前，我国铁路线路上使用的钢轨钢种主要有880 MPa级的U71Mn，980 MPa 级的U75V和1 180～1 280 MPa级的重载铁路用U77MnCr、PG4等高强耐磨钢轨。
（1）U71Mn钢轨。
由鞍山钢铁集团公司研制完成，为我国至今使用时间最长的碳素钢轨。
钢中含碳量较低，采用Mn元素提高轨钢强度，有较好的韧性、塑性和焊接性。
钢中的Mn元素容易引起微观偏析，重新加热后在Mn偏析部位出现高碳马氏体组织，曾多次对U71Mn钢轨中的Mn含量进行调整。
现行的铁路热轧钢轨化学成分及力学性能见表1。
为适应不同的运输条件，在优化U71Mn钢轨化学成分的基础上，形成了高速铁路用U71MnG、钢轨热处理用U71MnC和高原铁路用低碳U71Mn钢轨。
（2）U71MnG钢轨（G代表高速铁路）。
U71MnG钢轨（2011年前称为U71Mnk）专用于高速铁路，其化学成分与欧洲高速铁路使用的UIC900A（欧洲标准为EN260或R260）相近。
轨道规格型号
0.60～0.90
0.050
0.040
U74
0.67～0.80
0.13～0.28
0.70～1.00
0.050
0.040
U71Cu
0.65～0.77
0.15～0.30
0.70～1.00
0.10～0.40
0.050
0.040
U71Mn
0.65～0.77
0.15～0.35
1.10～1.50
≤0.040
0.10～0.30
0.80～1.20
表135轻轨的力学性能
牌号
型号(kg/m)
抗拉强度ób/MPa
布氏硬度HBS
落锤试验
牌号
型号(kg/m)
抗拉强度ób/MPa
布氏硬度HBS
落锤试验
50Q
≤12
50siMnP
≤12
55Q
≤12
15～30
≥685
≥197
不断不裂
15～30
≥685
≥197
不断不裂
45SiMnP
≤12
0.35～0.55
0.50～0.80
0.60～1.00
≤0.12
≤0.050
≤0.40
60siMnP
≤30
0.45～0.58
0.50～0.80
0.60～1.00
≤0.12
≤0.050
≤0.40
36CuCrP
15～30
0.31～0.42
0.50～0.80
0.60～1.00
0.02～0.06
36CuCrP
15～30
≥785
≥220
不断不裂
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第一章常用钢轨的化学成分及性能第一节钢材的性能常用的金属材料通常分成两类，一类是有色金属，另一类是黑色金属。
黑色金属中应用最广的是钢铁产品。
钢铁材料是由铁（Fe）和碳（C）两种主要元素组成的合金，含碳量小于0.02％的铁碳合金称为工业纯铁。
一、物理和化学性能（一）热膨胀性钢材受热时体积膨大的特性称为热膨胀性，通常用线膨胀系数作为衡量热膨胀性的指标。
钢材类别不同，线膨胀系数也不同。
随着温度升高，线胀系数值增大。
（二）导热性钢材传导热量的性能称为导热性。
钢材中的合金元素影响导热性，不锈钢的导热性比低碳钢和低合金钢要差。
（三）导磁性钢材能导磁的性能称为导磁性。
钢材中除单相奥氏体钢为无磁钢外，其余均为导磁钢。
钢轨焊后中频加热正火处理正是利用了钢轨钢的导磁性能产生涡流加热钢轨。
温度高于770℃（居里点）时，导磁性能大大降低。
（四）导电性钢材能够传递电荷的性能称为导电性。
通常用电阻系数作为衡量导电性的指标。
钢材的电阻系数越大，其导电性越差，电流通过时所产生的热量也越多。
钢材的电阻焊接或闪光焊接就是利用了工件端面高电阻产生的热量进行焊接的。
（五）抗氧化性钢材在一定的温度和介质条件下抵抗氧化性的能力称为抗氧化性。
抗氧化性差的钢材在高温条件下，很容易被周围介质中的氧所氧化，形成氧化皮，逐渐剥落而损坏。
耐热钢具有良好的抗氧化性，不锈钢的抗氧化性最好。
二、机械性能钢材在一定温度条件和外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为机械性能，或称为力学性能。
常规机械性能主要包括强度、塑性、硬度和韧性等；高温机械性能还包括抗蠕变性能、特久强度和瞬时强度以及热疲劳性能等；低温机械性能还包括脆性转变温度等。
（一）强度和塑性强度有静强度和疲劳强度之分。
静强度是钢材在缓慢加载的静力作用下，抵抗变形和断裂的能力。
疲劳强度是钢材在交变载荷作用下，经过无数次循环交变载荷而不产生裂纹或断裂的能力。
钢轨焊接接头的静弯实验(TB/T 1632.1-2005)，是检查接头的静强度；而接头的疲劳强度试验(TB/T 1632.1-2005)是检查疲劳强度的指标。
常用的强度指标有屈服极限（即屈服点或屈服强度）、强度极限（即抗拉强度）和疲劳极限等。
塑性是指钢材在外力作用下产生塑性变性能力。
常用的塑性指标有延伸率和断面收缩率，以及冷弯角等。
钢材的强度和塑性指标，可通过拉伸试验(GB/T 228-2002 equ ISO 6892:1998)及弯曲试验(GB/T 228-1999 equ ISO 7438:1985)而获得。
1. 低碳钢拉伸试验图1－2为低碳钢试件的拉伸图图1－1是拉伸变形过程示意图，图1－2为低碳钢试件的拉伸图。
由图1－2可见，在拉伸试验过程中，低碳钢试件工作段的伸长量∆l 与试件所受拉力F 之间的关系，大致可分为以下四个阶段。
第Ⅰ阶段 试件受力以后，长度增加，产生变形，这时如将外力卸去，试件工作段的变形可以消失，恢复原状，变形为弹性变形，因此，称第Ⅰ阶段为弹性变形阶段。
低碳钢试件在弹性变形阶段的大部分范围内，外力与变形之间成正比，拉伸图呈一直线。
第Ⅱ阶段 弹性变形阶段以后，试件的伸长显著增加，但外力却滞留在很小的范围内上下波动。
这时低碳钢似乎是失去了对变形的抵抗能力，外力不需增加，变形却继续增大，这种现象称为屈服或流动。
因此，第Ⅱ阶段称为屈服阶段或流动阶段。
屈服阶段中拉力波动的最低值称为屈服载荷，用Fs 表示。
在屈服阶段中，试件的表面上呈现出与轴线大致成45︒的条纹线，这种条纹线是因材料沿最大切应力面滑移而形成的，通常称为滑移线。
第Ⅲ阶段 过了屈服阶段以后，继续增加变形，需要加大外力，试件对变形的抵抗能力又获得增强。
因此，第Ⅲ阶段称为强化阶段。
强化阶段中，力与变形之间不再成正比，呈现着非线性的关系。
超过弹性阶段以后，若将载荷卸去（简称卸载），则在卸载过程中，力与变形按线性规律减少，且其间的比例关系与弹性阶段基本相同。
载荷全部卸除以后，试件所产生的变形一部分消失，而另一部分则残留下来，试件不能完全恢复原状。
在屈服阶段，试件已经有了明显的塑性变形。
因此，过了弹性阶段以后，拉伸图曲线上任一点处对应的变形，都包含着弹性变形∆le 及塑性变形∆lp 两部分（见图1－2）。
第Ⅳ阶段 当拉力继续增大达某一确定数值时，可以看到，试件某处突然开始逐渐局部变细，形同细颈，称颈缩现象。
颈缩出现以后，变形主要集中在细颈附近的局部区域。
因此，第Ⅳ阶段称为局部变形阶段。
局部变形阶段后期，颈缩处的横截面面积急剧减少，试件所能承受的拉力迅速降低，最后在颈缩处被拉断。
若用d1及l1分别表示断裂后颈缩处的最小直径及断裂后试件工作段的长度，则d 1及l 1与试件初始直径d 0及工作段初始长度l 0相比，均有很大差别。
颈缩出现前，试件所能承受的拉力最大值，称为最大载荷，用F b 表示。
2．低碳钢拉伸时的力学性能低碳钢的拉伸图反映了试件的变形及破坏的情况，但还不能代表材料的力学性能。
因为试件尺寸的不同，会使拉伸图在量的方面有所差异，为了定量地表示出材料的力学性能，将拉伸图纵、横坐标分别除以A 0及l 0，所得图形称为应力 - 应变图（σ-ε图），σ= P/ F 0，ε= l/ l 0；图1－3为低碳钢的应力–应变图。
由图1－3可见，应力 – 应变图的曲线上有几个特殊点（如图中a 、b 、c 、e 等），当应力达到这些特殊点所对应的应力值时，图中的曲线就要从一种形态变到另一种形态。
这些特殊点所对应的应力称为极限应力，材料拉伸时反映强度的一些力学性能，就是用这些极限应力来表示的。
从应力–应变图上，还可以得出反映材料对弹性变形抵抗能力及反映材料塑性的力学性能。
下面对拉伸时材料力学性能的主要指标逐一进行讨论。
屈服点和屈服强度 钢材在拉伸过程中，当载荷不再增加（甚至有所降低）时，继续发生塑性变形的现象称为屈服现象。
开始出现屈服现象的应力，称为屈服点，以σs 表示。
图1－2外加拉力与伸长量的关系曲线中S 段出现了屈服现象。
屈服阶段中曲线呈锯齿形，应力上下波动，锯齿形最高点所对应的应力称为上屈服点，最低点称为下屈服点。
上屈服点不太稳定，常随试验状态（如加载速率）而改变。
下屈服点比较稳定（如图1-3中的c 点），通常把下屈服点所对应的应力作为材料的屈服点（参看GB/T 228-2002《金属拉力试验法》）。
应力达屈服点时，材料将产生显著的塑性变形。
拉伸实验时，如果钢材的屈服现象不明显或无屈服现象，则以变形量达到试件基准长度0.2％时的应力，定义为该钢材的屈服强度，以σ0.2表示，计算公式如下：σs （或σ0.2）＝0.20()Ps P F 或 （1-1） 式中P S (或P 0.2)－试件开始屈服（或产生0.2％基准长度变形量）的载荷（N ）；F 0－试件的原始横截面积（mm 2）。
比例极限及弹性模量E 应力–应变曲线上oa 段，按一般工程精度要求，可视为直线，在a 点以下，应力与应变成正比。
对应于a 点的应力，称为比例极限，用E 表示比例常数，则有σ＝ E ε （1-2） 图1－3低碳钢的应力 – 应变图这就是虎克定律，其中比例常数E表示产生单位应变时所需的应力，是反映材料对弹性变形抵抗能力的一个性能指标，称为抗拉弹性模量，简称弹性模量。
不同材料，其比例极限和弹性模量E 也不同。
例如，低碳钢中的普通碳素钢A3，比例极限约200MPa ，弹性模量约200GPa 。
弹性极限 是卸载后不产生塑性变形的最大应力，在图4-3中用b 点所对应的应力表示。
实际上低碳钢的弹性极限σe 与比例极限十分接近。
强度极限或抗拉强度σb 图1－3中e 点的应力等于试件拉断前所能承受的最大载荷P b 除以试件初始横截面面积F 0，即b σ=0b P F （1-3）式中P b －拉断前试件所承受的最大载荷(N);F 0－试件的原始横截面积（mm 2）。
当横截面上的应力达强度极限时，受拉杆件上将开始出现颈缩并随即发生断裂。
屈服点和抗拉强度是衡量材料强度的两个重要指标。
普通碳素钢A3的屈服点约为σs = 220MPa ，抗拉强度约为 σb = 420MPa 。
工程上所用的钢材，不仅要有高的屈服极限，而且要有一定的屈强比（即屈服极限与强度极限的比值）。
屈强比越小，越不容易发生危险的脆性破坏。
但屈强比太低，钢材强度水平就不能充分发挥。
延伸率（伸长率）δ 延伸率 δ 就是试件在拉断时相对伸长的大小，即基准长度内试件的净伸长值与原始基准长度的比值。
l 0是原始试棒的基准长度；l k 是圆形试棒断裂时的基准长度标示点内试件的总长度。
当基准长度与试棒直径之比为5或10时，延伸率分别以 δ5或 δ10表示。
计算公式为：δ5（或 δ10）＝00k l l l -×100％ （1-4） 式中l 0－试件的基准长度（mm ）；l k －试件拉断时基准长度标示点内试件的总长度（mm ）。
伸长率 δ 表示试件在拉断以前，所能进行的塑性变形的程度，是衡量材料塑性的指标。
普通碳素钢A3的伸长率可达δ 5 =27% 以上，在钢材中是塑性相当好的材料。
工程上通常把静载常温下伸长率大于5% 的材料称为塑性材料，金属材料中低碳钢是典型的塑性材料。
截面收缩率ψ 用试件初始横截面面积A 0减去断裂后颈缩处的最小横截面面积A 1，并除以A 0所得商值的百分数表示，即： ψ =（A 0 - A 1）/ A 0 （1-5）普通碳素钢A3的截面收缩率约为ψ = 55% 。
3．冷作硬化现象图1-4 低碳钢的拉伸图图1-4a表示低碳钢的拉伸图。
设载荷从零开始逐渐增大，拉伸图曲线将沿Odef线变化直至f点发生断裂为止。
前已述及，经过弹性阶段以后，若从某点（例如d点）开始卸载，则力与变形间的关系将沿与弹性阶段直线大体平行的dd "线回到d "点。
若卸载后从d "点开始继续加载，曲线将首先大体沿d"d线回至d点，然后仍沿未经卸载的曲线def变化，直至f点发生断裂为止。
可见在再次加载过程中，直到d点以前，试件变形是弹性的，过d点后才开始出现塑性变形。
比较图1-4中a、b所示的两条曲线，说明在第二次加载时，材料的比例极限得到提高，而塑性变形和伸长率有所降低。
在常温下，材料经加载到产生塑性变形后卸载，由于材料经历过强化，从而使其比例极限提高、塑性性能降低的现象称为冷作硬化。
冷作硬化可以提高构件在弹性范围内所能承受的载荷，同时也降低了材料继续进行塑性变形的能力。
一些弹性元件及钢索等常利用冷作硬化现象进行预加工处理，以使其能承受较大的载荷而不产生残余变形。
冷压成形时，希望材料具有较大塑性变形的能力。
因此，常设法防止或消除冷作硬化对材料塑性的影响，例如，在工序间进行退火等。
表1-1 几种常用材料的主要力学性能（二）硬度1、硬度试验方法已颁布的硬度试验标准有：GB/T 231-2002金属布氏硬度试验方法、GB/T 230-2004金属洛氏硬度试验方法、GB/T 4341-2001 金属肖氏硬度试验方法、GB/T 4340-1999金属维氏硬度试验方法、GB/T 4342-1991金属显微维氏硬度试验方法等。