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钢轨的纯净度之硫、磷含量：
提高钢轨纯净性必然伴随着钢轨成本的提高，因此不同线路用钢轨往往对纯净性的要求不同。众所周知，钢中有害元素P 、S 含量可以从一个侧面反映对纯净性的要求，日本JIS 钢轨标准规定，抗拉强度等级为687 MPa 和736 MPa 的钢轨，要求w [ P] ≤0.045 %，w[ S] ≤0.05 %，而对抗拉强度等级为804 MPa 的钢轨，要求w [ P] ≤0.03 %，w [ S] ≤0.025 %。EN 钢轨标准规定:对轨头表面硬度为200HB 的钢轨，P 、S 质量分数不大于0.035 %；对轨头表面硬度为220 ～ 260HB 的钢轨，P 、S 质量分数≤0.025 %；而对合金轨及热处理轨则要求w [ P] ≤ 0.020 %，w [ S] ≤0.025 %。
提高钢轨纯净度可以进一步提高钢轨接触疲劳性能，减小钢轨使用中核伤的出现概率。目前国外国家钢轨硫、磷含量比较低，而我国目前还规定为w [ S] ≤0.040 %，w [ P] ≤0.035 %，需要进一步降低S 、P 含量，向国际标准靠拢。

钢轨强度及轧制质量
(1)磨耗与塑性变形问题**
铁路曲线段上钢轨侧磨问题**。在石太线曲率半径R =300 ～ 400 m 的曲线段上，短的7～ 8 个月就磨耗到限；在津浦线R =500 ～ 600 m的曲线上，一年半左右钢轨就要调边使用，这远低于线路的大修周期。在直线段上，由于轮轨接触应力达到或接近钢轨的屈服极限强度，有的新轨上道3 ～ 6 个月左右轨头就过早地出现飞边。
(2)剥离掉块
由于轮轨接触疲劳作用，产生疲劳层，从而引起剥离掉块。主要出现在淬火轨上。随着铁路运量和轴重的增加，钢轨剥离伤快问题也日益**。
产生钢轨剥离掉块主要是由于钢轨材质不纯、淬火工艺不当、轨底坡设置及涂油工艺不当等因素引起的。广州、北京等铁路局采取加楔形胶垫调整轨底坡、间断涂油让较轻剥离部位磨掉等措施来防止剥离掉块的发生，取得了较好效果。
(3)波浪磨耗
波浪磨耗是指钢轨踏面在全长出现周期性高低不平的波状磨耗，而轨头下颚和整个断面仍保持平直。波浪磨耗在石太线、丰沙线、大秦线等运煤专线上问题比较**，在广深准高速线路上，也开始出现，并且表现较为严重。
影响波浪磨耗(简称波磨)的因素较多，类因素影响波磨的形成，即决定轮对粘滑振动是否出现；第二类影响波磨的发展，即加剧或减缓粘滑的振动强度、加强或减弱不均匀磨损的累加效应。一般来讲，许多在波磨形成过程中起作用的因素，对波磨的发展也有决定性影响。有些因素虽影响波磨发展速率，但并不决定波磨是否形成，控制这些因素也可有效减缓波磨。

钢轨中不同种类的夹杂物对钢轨破损程度的影响不同:
①氧化铝
在各类夹杂物中，链状氧化铝无疑为有害。大量检验分析结果表明，链状氧化铝夹杂是形成条状疲劳裂纹源进而导致核伤的主要原因，因而国外钢轨标准对氧化铝夹杂物数量有严格要求。
②硅酸盐
硅酸盐的危害性也较大，除诱发核伤外，还是造成钢轨局部深层剥离的主要原因，国外钢轨标准对硅酸盐数量也有限制。
③硫化物
相比之下，钢轨疲劳损伤对硫化物的敏感程度不及上述两类氧化物。因此，就提高钢轨疲劳性能而言，改善氧化物夹杂的纯净度比改善硫化物的纯净度更为有效。
④低倍夹杂和白点等低倍缺陷
钢轨中的低倍夹杂、白点等低倍缺陷，是形成内部横向疲劳裂纹的主要原因，严重危及行车安全，须严格加以限制。
(3)夹杂物尺寸或数量的影响
关于夹杂物导致内疲劳缺陷的临界尺寸，目前还无定论，但普遍认为，随着轴重提高或速度提高(即动载荷)，引起钢轨疲劳损伤的夹杂物临界尺寸将减小。
结合现代钢轨生产技术和高速铁路发展制订的EN 钢轨标准中，对氧化物夹杂提出了严格要求，规定钢中氧化铝夹杂物里小于10 μm 的为95 %以上，而大于10 μm 小于20 μm 的不得**过5 %。

钢轨应从强韧化和纯净化作为主要努力方向。解决这个问题的出路应从强韧化和纯净化入手。其主要措施:
(1)发展强度比U71Mn 高一等级的钢轨，如攀钢生产的PD3 高碳微钒轨和包钢生产的含铌稀土轨。这两种钢轨的抗拉强度已达980 MPa 的水平，可以满足一般线路的需要。到目前为止，PD3 钢轨已铺设50 万t ，稀土轨从1998 年推广以来，已上道1.5 万t 。考虑到酸雨气候和长大隧道的需要，研制高强耐蚀钢轨也很有应用前景。
(2)大力发展全长淬火钢轨。这是实行的一项主要技术路线。淬火轨比轧态轨成本增加不到10 %，但使用寿命延长一倍，这样的技术路线符合低成本的要求。随着列车轴重的增加，尤其要研制σb ≥1 300 MPa 、σs ≥980 MPa 的**高强度钢轨，以满足小半径曲线及繁忙、重载线路的需要。PD3 钢轨和稀土钢轨经全长淬火能够适合铁路重载、繁忙干线的需要。
(3)钢质的纯净化是钢轨重型化、强韧化的基础。我国钢轨生产厂经过技术改造，已具备了控制杂质总量的条件。对夹杂物的要求:200 km/h 钢轨A 类≤2.5 级，B 、C 、D 类≤1.5 级；300 km/h 钢轨A 类≤2 级，B 、C 、D 类≤1 级。
(4)关于钢轨金相组织。选择钢轨金相组织越来越被世界钢轨界重视。现阶段，就获得较好的强度和韧性而言，细珠光体组织应为理想选择。从长远看，珠光体钢轨组织进一步细化应为努力的方向。鉴于低碳贝氏体钢研究活跃，因此，低碳贝氏体钢轨也可作为基础性研究开展，以解决珠光体钢轨进一步提高强度因其本身受到局限的问题。
(5)对冶金技术的其他要求。通过控轧控冷细化晶粒，防止晶界脆化，降低高强度钢轨对延迟断裂的敏感性；控制凝固过程，达到钢轨材质均匀化；调整化学成分，提高高强钢轨的焊接性能；添加合金元素进一步提高钢轨耐磨性能等，都是提高钢轨使用性能的有效措施。
此外，在发展高强和耐磨钢轨问题上有两点需要冶金行业和铁路行业共同注意:一个是高强钢轨的焊接问题。我国铺设无缝线路已**过2.5万km ，占我国铁路延长长度的1/3 ，钢轨在服役过程中折断部位经常发生在焊接区域。另一个是关于磨耗问题。要选择轮轨关系的配合，统筹考虑。钢轨并非越硬越好，而是需要一定的磨耗速率，否则接触应力反复出现在钢轨同一部位，会产生疲劳源而引起剥离掉块。
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