【正文】 由于氣 壓焊不良造成鋼軌殘余應(yīng)力較大，尤其是在腰部焊縫處存在殘余拉應(yīng)力，在行車(chē)過(guò)程中這種拉應(yīng)。 (3)氣壓焊不良引起鋼軌斷裂 (The Rail Break by Pressure Thermic Welding) 氣壓焊不良常常造成鋼軌光斑和斷裂。 (2)鋁熱焊不良引起鋼軌折斷 (The RailBreak by Alumim Themic Welding) 鋁熱焊是一種鋁熱冶煉工藝，其生成物為鑄態(tài)組織，常存在各種鑄造缺陷，這些缺陷經(jīng)列車(chē)反復(fù)作用常由局部微小裂紋發(fā)展成鋼軌宏觀斷裂。銹蝕的鋼軌表面多呈麻點(diǎn)并且鋼軌的剛度下降。鋼軌銹蝕多發(fā)生在潮濕有腐蝕的地段，如沿海、隧道。其形貌見(jiàn)圖 430。剝離指發(fā)生在鋼軌軌頭踏面上一種呈薄片狀金屬剝離母體或呈掉塊狀剝離母體的損傷。發(fā)生軌頭壓潰處的金屬常常存在有害夾雜物和元素偏析。軌頭壓潰是指發(fā)生在軌頭踏面處由被壓潰的金屬所形成的正邊。其形貌如圖 429。軌頭磨耗通常表現(xiàn)為鋼軌在輪軌摩擦力和接觸應(yīng)力的作用下，在鋼軌頭部發(fā)生的沿全長(zhǎng)的磨損。其形貌見(jiàn)圖 428。軌底破碎也叫半月形破碎。其形貌見(jiàn)圖 427。當(dāng)這種缺陷面積達(dá)到頭部總面積的 10％～ 15％以后將會(huì)迅速發(fā)展成掉塊破損。 (2)擦傷。這種裂紋受載荷反復(fù)作用而擴(kuò)展，甚至發(fā)生斷裂。 (1)孔裂。主要呈三種形態(tài) (見(jiàn)圖 425)，即放射狀條紋 (a)、腰中央條紋 (b、 c)、分散狀中央腰部條紋 (d)。紋理是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后在其斷面上出現(xiàn)的暗色條紋。偏析是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后，在其斷面出現(xiàn)的顏色暗淡的偏析線，這種偏析線主要呈兩種形態(tài)，一種是分散在鋼軌中線附近的叫散狀偏析，一種是主要分布在腰部中心的叫中心偏析，見(jiàn)圖 424。皮下氣泡見(jiàn)圖423。這種缺陷多出現(xiàn)在鋼軌頭部和底部距表面一定距離處。 (3)皮下氣泡?？s 孔 是指鋼軌經(jīng)酸腐蝕后，出現(xiàn)在腰部中央或散布在腰部區(qū)域的一種肉眼可見(jiàn)的裂紋，它是由于在鋼軌軋制后切頭長(zhǎng)度不足而殘留在鋼軌上造成的；也有的是因冶煉不正常造成鋼錠或鋼坯在冷凝時(shí)，縮孔過(guò)大侵人本體造成。這種缺陷采用酸腐蝕或超聲波探傷方法很容易發(fā)現(xiàn)。這種斑點(diǎn)其縱剖面多呈白色，故也稱(chēng)“白點(diǎn)”。鋼軌低倍缺陷有如下類(lèi)型： (1)氫裂。鋼軌扭轉(zhuǎn)是指鋼軌全斷面繞其腰部中性軸發(fā)生的扭轉(zhuǎn)，其形態(tài)多如鉆頭的鉆刃，具體見(jiàn)圖 420。它有兩種形態(tài)：一種是出現(xiàn)在鋼軌端頭局部長(zhǎng)度內(nèi)的向上或向下的彎曲；另一種是出現(xiàn)在鋼軌端頭局部長(zhǎng)度內(nèi)向左或向右的旁彎，具體可見(jiàn) 圖 419。 (3)端頭翹彎。當(dāng)這種缺陷僅出現(xiàn)在鋼軌某局部且其所形成的波峰與波長(zhǎng)之比大于 l時(shí)，稱(chēng)之為“死彎”。 (2)波浪彎。 728．鋼軌鋼矯直后有哪些缺陷 ? 鋼軌經(jīng)過(guò)矯直后，其平直度缺陷可分為以下 4類(lèi)： (1)彎曲。這種裂紋主要是由于內(nèi)部裂紋及夾雜物引起鋼軌出現(xiàn)水平及垂直斷裂。 (10)復(fù)合型裂紋。 (9)水平裂紋。軌頭垂直裂紋是指發(fā)生在鋼軌頭中間垂直于軌頭踏面的內(nèi)部裂紋。這種裂紋通常分布在軌頭踏面以下 10～ 30mm深處。 (7)氫裂。實(shí)際生產(chǎn)中常常出現(xiàn)切除不凈的現(xiàn)象，而使縮孔繼續(xù)保留在鋼 軌上?？s孔是在冶煉澆鑄過(guò)程中在鋼錠或鋼坯內(nèi)部因冷卻收縮而形成的空洞，其周?chē)嬖趭A雜、偏析和夾層。帶有裂紋的軋件經(jīng)多次軋制一般也不能使裂紋焊合，這種裂紋經(jīng)酸洗后比本體顏色略深。通過(guò)底裂處的金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裂紋處兩側(cè)有脫碳，其組織為鐵素體加少量珠光體。 (5)底裂。耳子多因孔型設(shè)計(jì)不當(dāng)或 孔 型調(diào)整不當(dāng)，使部分金屬?gòu)目仔蛢?nèi)漏過(guò)，充滿到孔型外軋輥輥縫處，形成一條通長(zhǎng)性等寬的凸起，這個(gè)凸起破壞了軋件輪廓的正確性。有的折疊是由于鋼坯表面存在裂紋或軋件被導(dǎo)衛(wèi)板刮傷，在其深寬比小于 1： 4 時(shí)，再經(jīng)進(jìn)一步軋制而形成折疊。折疊是因軋制不良所造成的一種鋼材表面缺陷，其形 貌酷似裂紋。結(jié)疤大多數(shù)與母體相連，隨著軋件的壓縮和延伸，結(jié)疤在鋼軌表面呈一端開(kāi)放型貼附，金相檢驗(yàn)結(jié)疤下面基體表面常有脫碳現(xiàn)象。 (2)結(jié)疤。軋痕一般呈規(guī)律性地分布在軋件同一部位上，其間隔長(zhǎng)度大約等于軋輥粘氧化鐵皮處或掉肉處輥?zhàn)訄A周長(zhǎng)的 1． 1倍。 727．鋼軌的軋制缺陷有哪些 ? 大約有下列 10種缺陷： (1)軋痕。總軋制道次是 12道次，在萬(wàn)能軋機(jī)上軋 4道，在軋邊機(jī)上軋 3道?？傑堉频来问?15道次，在萬(wàn)能軋機(jī)上軋 5道次，在軋邊機(jī)上軋 4道次。新日鐵的萬(wàn)能法工藝布置是采用 BDl+BD2+U1+El+U2+E2+UF的形式。 法國(guó)的斯坦 莫達(dá)先生最初的萬(wàn)能法工藝，是采用 BDl+BD2+Ul+U2+U3+E+UF的 軋 機(jī)布置。這一技術(shù)的問(wèn)世，標(biāo)志著世界鋼軌生產(chǎn)技術(shù)跨進(jìn)了一個(gè)嶄新的時(shí)代。這種方法雖經(jīng)多次改進(jìn)，但其設(shè)計(jì)原理上固有的缺陷，加上橫列式軋機(jī)剛度低的致命缺陷，使其在鋼軌斷面的尺寸精度上很難達(dá)到高速鐵路對(duì)鋼軌斷面的精度要求。 726．世界各國(guó)采用萬(wàn)能法生產(chǎn)鋼軌的工藝有哪些 ? 鋼軌的現(xiàn)代孔型法軋制技術(shù)，是德國(guó)的蒂森公司在 1932 年研究開(kāi)發(fā)成功的。 (7)采用在線的質(zhì)量檢查技術(shù)，通過(guò)對(duì)鋼軌的超聲波、渦流和激光檢查，可以全面了解鋼軌的內(nèi)部、表面質(zhì)量和幾何尺寸情況。 (5)采用萬(wàn)能法孔型設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)在線調(diào)整鋼軌幾何尺寸，保證鋼軌斷面的軋制精度。 (3)采用步進(jìn)式加熱爐加熱鋼坯，可以有效地控制爐內(nèi)氣氛，防止鋼坯在加熱過(guò)程中脫碳和加熱溫度不均。高速鐵路用鋼軌生產(chǎn)新工藝主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)采用爐 外精煉和真空脫氣技術(shù)，以確保鋼坯的內(nèi)在質(zhì)量，控制鋼中殘余元素和氣體含量，保證鋼質(zhì)的純凈度。日本、法國(guó)高速鐵路的建設(shè)，推動(dòng)了高速鐵路鋼軌生產(chǎn)工藝的革命。 725．高速鐵路鋼軌的生產(chǎn)工藝有哪些 ? 我國(guó)的鋼軌生產(chǎn)和使用實(shí)踐已證明，采用傳統(tǒng)膜鑄 +孔型法 +人工檢查工藝生產(chǎn)的鋼軌，已不能滿足高速鐵路 對(duì)鋼軌尺寸精度、外觀平直度和內(nèi)外表面質(zhì)量的要求。世界上主要的鋼軌生產(chǎn)企業(yè)都采用了連鑄工藝生產(chǎn)鋼軌。 (4)采用連鑄工藝。經(jīng)過(guò)真空脫氣后，鋼中的氫含量 (體積分?jǐn)?shù) )可小于 2． 5 104％，氧含量 (體積分?jǐn)?shù) )可小于 20 104％。 (3)對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫氣，使溶解在鋼水中的氫、氧等氣體含量進(jìn)一步降低，以減少這些氣體對(duì)鋼軌鋼性能的影響。 (2)采用爐外精煉技術(shù)。通常的做法是在高爐出鐵口進(jìn)行脫硅，在鐵水罐車(chē)內(nèi)進(jìn)行預(yù)脫磷、脫硫。 世界各國(guó)在生產(chǎn)高速鐵路用鋼軌鋼時(shí)采取的主要冶金措施包括： (1)采用鐵水預(yù)處理技術(shù)。世界各國(guó)對(duì)鋼軌的要求是：高強(qiáng)度、高韌性、高純凈度、高精度和良好的可焊性。據(jù)了解法國(guó)鐵路對(duì)焊接接頭的質(zhì)量規(guī)定是：軌頭踏面不容許低接頭，但也不能上翹超標(biāo)，一般是規(guī)定為 +0． 2mm／ m，一 0／ m。 (5)對(duì)鋼軌焊接接頭幾何尺寸公差的要求。 (3)對(duì)鋼軌外觀平直度的要求見(jiàn)表 49。高速鐵路對(duì)鋼軌質(zhì)量的要 求如下： (1)對(duì)鋼軌表面質(zhì)量的要求見(jiàn)表 47。 723．高速鐵路對(duì)鋼軌質(zhì)量有哪些要求 ? 高速鐵路對(duì)鋼軌質(zhì)量的要求主要反映在鋼質(zhì)的純凈度、鋼軌的表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、幾何尺寸精度和鋼軌外觀平直度等幾個(gè)方面。通過(guò)近 40年高速鐵路的運(yùn)營(yíng)考驗(yàn)，已證明 60kg／ m斷面完全能滿足高速 鐵路運(yùn)營(yíng)的需要。在初期是采用 JIS50kg／ m 斷面，經(jīng)過(guò)一段運(yùn)行后發(fā)現(xiàn) 50kg／ m 斷面的剛度不夠，造成路基維護(hù)增加，決定改用JIS60kg／ m 斷面。這個(gè)問(wèn)題還有待今后研究認(rèn)證。對(duì) Cr— Mo鋼軌鋼，當(dāng)其冷卻速度大于 0． 4℃／ s時(shí)也要產(chǎn)生馬氏體、貝氏體，對(duì)于帶有馬氏體的鋼軌鋼，馬氏體含量為多少時(shí)才必須對(duì)其進(jìn)行回火處理，對(duì)此各國(guó)專(zhuān)家有不同的認(rèn)識(shí)。對(duì) Cr— Nb— V鋼軌鋼，當(dāng)其冷卻速度大于 0． 7℃／ s時(shí)就會(huì)生成少量的馬氏體。第一種成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )為 C 0． 7％一 0． 8％、 Mn 0． 8％～ 0． 9％、Si0． 1％一 0． 3％、 P≤ 0． 04％、 S≤ 0． 03％、 Cr0． 75％～ 0． 85％、 Mo 0． 16％～ 0． 20％，其屈服強(qiáng)度可達(dá) 860MPa；第二種成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )為 C 0． 65％～ 0． 75％、 Mn 0． 8％一 0． 9％、 Si 0． 1％一 0． 3％、 P≤ 0． 04％、 S≤ 0． 03％、Cr 0． 75％～ 0． 85％、 Mo 0． 16％一 0． 20％、 V 0． 05％～ 0． 08％、 Al 0． 0l％一 0． 04％，其屈服強(qiáng)度可達(dá) 980MPa。其成分 (質(zhì)量分 數(shù) )為 C 0． 53％～ 0． 63％、 Mn 1． 35％～1． 45％、 Si0． 1％一 0． 2％、 P≤ 0． 04％、 S≤ 0． 03％、 Cr 0． 55％～ 0． 65％、 Nb 0． 05％～0． 08％、 V 0． 06％～ 0． 09％，其屈服強(qiáng)度可達(dá) 700MPao (2)Cr— V合金鋼軌鋼。隨著人們對(duì)珠光體鋼組織、成分與性能之間關(guān)系研究的深入，發(fā)現(xiàn)在碳素鋼基礎(chǔ)上加入適量合金元素，可有效地減小珠光體團(tuán)尺寸、珠光體片間距和滲碳片厚度，從而提高鋼軌鋼屈服強(qiáng)度。 721．目前合金鋼軌鋼的開(kāi)發(fā)情況 如何 ? 在 20世紀(jì)中期，人們通過(guò)大量研究鋼軌在線路上發(fā)生的損傷，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是掉塊、剝離、磨耗，還是裂紋及亞表面變形等典型鋼軌損傷，都與金屬塑性變形有關(guān)。為減少氫，多采用干燥的廢電極做增碳劑。為保證成分均勻，在冶煉過(guò)程中采用高拉碳操作方法，應(yīng)保證在冶煉末期鋼液中碳的含量在 0． 6％以上。鋼中磷含量的高低與鋼液溫度、 CaO／ SiO2 比值和渣中 FeO 含量有關(guān)。該廠通過(guò)在魚(yú)雷罐內(nèi)吹 氬和氧化鈣進(jìn)行脫硫。為此它們采用了嚴(yán)格控制成分、去除鋼液中 [H]的脫氣技術(shù)及防止鋼液在澆鑄中二次氧化技術(shù)等措施。對(duì)于有拉矯裝置的連鑄機(jī)，應(yīng)特別注意在鋼坯內(nèi)部有液芯狀態(tài)下的拉矯速度不能超過(guò)澆鑄速度 (一般鑄速為 0． 8m/min)，同時(shí)控制二次水冷段的冷卻強(qiáng)度。 (3)瑞典柯克姆 (Kockmns)公司主要生產(chǎn)鉻含量為 0． 8％的合金鋼，也生產(chǎn) 含鉻和高錳的高強(qiáng)度鋼軌鋼。 (2)英國(guó)萊肯 (Lacken)公司為控制連鑄坯偏析，主要采取了嚴(yán)格控制中間罐溫度的措施。從硫印上看，連鑄坯的偏析一般存在于斷面中心的很小區(qū)域內(nèi)。為防止鋼液二次氧化，從鋼色到中間色、從中間色到結(jié)晶器采用長(zhǎng)水口及浸人式水口，以減少鋼中氧化物夾雜，提高鋼軌的疲勞壽命。同時(shí)由于稀土夾雜物密度較大，應(yīng)加以適當(dāng)攪拌及延長(zhǎng)鎮(zhèn)靜時(shí)間，以利于夾雜物上浮，這樣可以使稀土處理鋼達(dá)到最好結(jié)果。但是若加入方法不當(dāng)，也會(huì)使鋼質(zhì)變壞。硅對(duì)鋼軌性能的影響見(jiàn)表 45。表 44為共析鋼成分和斷裂韌性。 前蘇聯(lián)的切里舍夫教授認(rèn)為，對(duì)于共析鋼的斷裂韌性，當(dāng)碳含量大于 0． 85％時(shí)，就會(huì) 出現(xiàn) KIc值降低的趨勢(shì)。 日本在研究了高速鐵路運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了 900MPa級(jí)三種鋼軌鋼的成分，如表43所示。 為發(fā)展高性能鋼軌鋼，各國(guó)采取了不同的方法。而通過(guò) ?；幚恚杂傻繛?0． 002％，其脆性轉(zhuǎn)變溫度為一 45℃ 。 對(duì)于高碳鋼，釩是能夠使鋼晶粒細(xì)化和彌散強(qiáng)化的元素。要采用穩(wěn)定氮化物元素的晶粒細(xì)化劑 (Al、 V、 Ti)，尤其是在非晶粒細(xì)化鋼中，總的氮含量應(yīng)以最低為佳。若將此鋼在室溫下靜置，隨時(shí)間增加，氮將以 Fe4N的形式析出，使鋼的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降，即產(chǎn)生時(shí)效。氮在 α— Fe中最高溶解度 590℃ 時(shí)約為 0． 1％，室溫下降到 0． 001％以下。這表明了在鋼中游離氮的重要性。 717．氮元素對(duì)鋼的性能有影響嗎 ? 在研究鋼的脆性時(shí)發(fā)現(xiàn)，錳可降低鋼的脆性敏感性，而氮卻增加鋼的脆性敏感性。 716．鋼軌鋼主要有哪幾種 類(lèi)型 ? 從表 42可以看出，世界各國(guó)開(kāi)發(fā)的鋼軌鋼主要分為三大類(lèi)，即碳素鋼、合金鋼和熱處理鋼；按其金相組織又可分為珠光體鋼、貝氏體鋼和馬氏體鋼三類(lèi)。該管理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)至少要具有 11MB內(nèi)存和 200MB外存，方可滿足每天 1000 支鋼軌的信息存儲(chǔ)量。這個(gè)檢測(cè)站將對(duì)鋼軌的斷面尺寸、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行逐支檢查，其檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。檢測(cè)中心包括兩個(gè)部分。這個(gè)在線全自動(dòng)鋼軌檢測(cè)中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，在線檢測(cè)后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理加工，最后及時(shí)將 鋼軌有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)反饋給生產(chǎn)各工序。對(duì)軌高的檢測(cè)是采用大量接觸式激光儀進(jìn)行測(cè)定，其所用探頭頻率為 16KHz，通過(guò)調(diào)整探頭，可以測(cè)量不同斷面鋼軌軌高。采用一支 3m長(zhǎng)的剛性直尺，在直尺上安有 4個(gè)高精度位移傳感器，在對(duì)鋼軌進(jìn)行測(cè) 量時(shí)，裝在剛性直尺上的位移傳感器不斷發(fā)出變化的脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，打印出被測(cè)軌全長(zhǎng)波浪彎曲狀況圖。這個(gè)測(cè)量裝置由一個(gè)測(cè)量軌高的激光儀和一個(gè)測(cè)量踏面不平度的傳感器組成，借助計(jì)算機(jī)波形分析技術(shù)，它可以把鋼軌踏面不平度有關(guān)數(shù)據(jù)打印出來(lái)，如超過(guò)規(guī)定，其標(biāo)記裝置將在鋼軌上噴上標(biāo)記。 (2)鋼軌踏面不平度檢測(cè)。目前用于鋼軌端頭平直度測(cè)量的激光裝置已研制成功，該裝置可以精確地測(cè)量距軌頭 1． 5m 以上鋼軌水平或垂直方向的平直度。 714．如何對(duì)鋼軌外觀尺寸進(jìn)行檢測(cè) ?