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為什么火車的軌道不用不銹鋼，而是生銹的鐵？

2023-11-06 14:23:53 作者：中國腐蝕與防護網來源：中國腐蝕與防護網分享至：

鐵軌是鐵路軌道的簡稱，由高硬度、高韌性的鋼材建造的，原因是錳鋼堅硬耐磨有一定的沖擊韌性符合制造鐵軌的條件。

錳鋼軌密度很大，當表面生成氧化銹膜后，會對內部形成保護作用，不會影響使用。鐵和鋼是以含碳量的多少來區別的。含碳量在2%以下的鐵碳合金是鋼，含碳量在2%以上的則稱之為生鐵。

為什么火車的軌道不用不銹鋼，而是生銹的鐵？

從冶金角度來說，并沒有不銹鐵這一說法。不銹鋼也是鋼的一種，鋼因為既有韌性、彈性還有剛性，就生銹來說，生銹就是不耐腐蝕。決定不銹鋼抗腐蝕的主要元素是鉻。

鉻元素含量在10.5%以上的鋼就不生銹，這時鉻與腐蝕介質的氧化作用，在其表形成氧化膜，可以阻止基本的進一步腐蝕。

制鐵的成本遠低于不銹鋼，在設計制造一些使用壽命較短，且鐵質能夠滿足材料使用要求的，當然會用鐵。

鐵軌是習慣說法，它是鋼軌，為提高抗壓耐磨強度，通常加入了錳元素。不銹鋼為抗氧化腐蝕，通常加入了鉻鉬元素。使用鋼軌要綜合考慮強度、耐磨度，柔韌度、可塑度，抗腐蝕度等，但高強度耐磨是首選，不銹鋼達不到要求，不會采用。

不銹鋼之所以不可以，是因為耐性不夠熱脹冷縮之下很容易損壞。在日常的風吹雨淋和曝曬之下，不銹鋼會很容易損壞。而這種高錳鐵軌雖然看起來生銹，但是只是表面上有一層銹跡，內部還是完好如初的。

另外，錳鋼軌密度很大，當表面生成氧化銹膜后，會對內部形成保護作用，不會影響使用。

首先從技術上說：一般人都認為不銹鋼是不生銹的，可是實際情況卻是不銹鋼和其他合金一樣，也是生銹的，只是不銹鋼生銹以后表面氧化膜（銹跡）顏色就是不銹鋼的外觀顏色，而且這層氧化膜比較致密，可以保護內部組織的進一步氧化生銹。

但是，這層氧化膜在一定條件下依然可以被腐蝕，尤其是在潮濕的酸性環境中腐蝕很明顯。

所以，很多情況下不銹鋼也是不能使用的。不銹鋼是有很多個品種類別的，而且不銹鋼（尤其奧氏體不銹鋼）硬度較低，比如用來制刀就很難出鋒，即便出鋒也很容易變鈍；有經驗的人就知道，光亮的不銹鋼板極易被劃傷就是因為質地較軟的緣故。

故從技術上說，不銹鋼不是不生銹，而是生銹后顏色與生銹前顏色差不多；其性能也并不適合所有的地方使用，所以不能一概而論地用不銹鋼代替其他材料。

從資源上說，不銹鋼中使用的鎳和鉻都是比較稀缺的礦產，尤其是鎳比較緊缺，有用、好用的東西總要用到關鍵的地方，不能隨意使用浪費。

從成本上說，買材料，做零件，裝機器都會考慮成本的。不銹鋼的價格比普通鋼材、鋁材、鎂鋁合金、塑料等其他材料的價格高的不止是一點點，而是相差好幾倍的。只要便宜的材料能夠滿足要求，誰會用貴的材料呢？

另外，即便是其他材料生銹，不耐腐蝕，現在也有很多種表面處理技術，可以保護材料不受腐蝕，比方：噴漆、噴粉、電鍍、電泳、表面氧化、表面化學處理（氮化、氰化等等）都能改善材料表面腐蝕問題。所以也不一定就是生銹的材料就不能用到有腐蝕的地方。

綜合來看，就是不銹鋼并不能用來代替其他所有材料，只有充分綜合考慮了零件功能、材料性能、工作環境、零件成本、加工性能和可能性等因素后，才能給零件選定一個合適的材料。不能一概而論地說全用不銹鋼材料代替。在機械專業和材料專業，有專門的材料課程來介紹怎樣選材和材料性能的。

火車軌道是火車既定的運行軌道，是目前火車鐵路技術不可或缺的一種模式。應該大家都有注意過基本上所有的火車軌道都是銹跡斑斑的，就連新建成的火車軌道也是這個樣子。生銹的鐵制品壽命變短不說，還會變的非常脆弱。

最后再來一個鐵軌制造視頻

火車軌道材料的“發家史”

火車軌道，又叫鐵路軌道，簡稱路軌。用于鐵路上，并與轉轍器合作，令火車無需轉向便能行走。軌道通常由兩條平行的鋼軌組成。鋼軌固定放在軌枕上，軌枕之下為路碴。以鋼鐵制成的路軌，可以比其它物料承受更大的重量。軌枕亦稱枕木，或路枕，功用是把鋼軌的重量分開散布，和保持路軌固定，維持路軌的軌距。一般而言，軌道的底部為石礫鋪成的路碴。路碴亦稱道碴、碎石或道床，是為軌道提供彈性及排水功能。鐵軌也可以鋪在混凝土筑成的基座上（在橋上就相當常見），甚至嵌在混凝土里面。

隨著蒸汽機車的出現，鐵路總算是有了用武之地。早期的鐵路材料使用的是在石頭上使用鉚釘固定鋼軌，中間使用石頭路面。

科技的進步推動著時代的發展，鐵路漸漸開始使用木軌枕，樣式也和我們目前使用的鋼軌相似。鋼軌和軌枕用扣件連接，鋼軌接頭之間用螺栓連接，軌枕之間填充道砟，可以說這一結構將鐵路軌道結構在相當長的時期內定型。

隨著鐵路運輸的發展，車輛速度的提高，無縫線路開始出現。這張圖中的軌道結構咋一看和上一張沒什么不同，依然是木軌枕，有砟軌道，其實不同之處就是：這張圖里的鋼軌是無縫鋼軌，鋼軌通過焊接連接，沒有接頭。從這一時期開始，坐火車就不會再聽到“況次況次”的節奏了。

建筑材料的大力發展同樣促進了軌道的發展進程。混凝土軌枕由于性能和價格上的優勢開始大規模應用于鐵路，于是混凝土枕有砟軌道的時代開始出現。

1970年代，德國人開始進行無砟軌道（無砟軌道是指采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎取代散粒碎石道床的軌道結構統稱為無砟軌道。其軌枕本身是混凝土澆灌而成，而路基也不用碎石，鋼軌、軌枕直接鋪在混凝土路基上）的研究，作為高速鐵路軌道結構的探索，開啟了鐵路軌道結構的新時代。如今無砟軌道結構更是大規模的應用在我國的高速鐵路中。

這是應用于武廣客運專線的CRTS I型雙塊式無砟軌道。鋼軌通過扣件固定在預先制作好的混凝土塊上，相對應的兩個混凝土塊之間用鋼筋連接，在現場放置好后，再現場澆注混凝土形成整體的軌道。

現代鐵軌所用的材料幾乎是高錳鋼“一家獨鳴”。錳鋼中錳含量對鐵軌的力學性能有很大的影響：如果在鋼中加入2-3%的錳，那么所制得的低錳鋼脆得就像玻璃一樣，一敲就碎。然而，如果加入>13%的錳，制成高錳鋼，那么它就變得既堅硬又富有韌性。所以人們用錳鋼來制造耐磨的機器零件和鐵軌、橋梁等。還有，在鋼軌的上部，也就是和車輪接觸的那一層，又是加入了另一種金屬—銦，它的加入，使鋼軌上部分在保證硬度的情況下，更具有一些韌性，這對火車的車輪很重要，它和“輪箍”接觸、碰撞的時候，會有一定彈性，保證了火車的安全運行。

說到這里，你對“火車軌道的材料發家史”是不是有了更深刻的認識呢？

火車鐵軌的焊接視頻與原理