为什么火车的轨道不用不锈钢，而是生锈的铁？

2023-11-06 14:23:53 作者：中国腐蚀与防护网来源：中国腐蚀与防护网分享至：

铁轨是铁路轨道的简称，由高硬度、高韧性的钢材建造的，原因是锰钢坚硬耐磨有一定的冲击韧性符合制造铁轨的条件。

锰钢轨密度很大，当表面生成氧化锈膜后，会对内部形成保护作用，不会影响使用。铁和钢是以含碳量的多少来区别的。含碳量在2%以下的铁碳合金是钢，含碳量在2%以上的则称之为生铁。

为什么火车的轨道不用不锈钢，而是生锈的铁？

从冶金角度来说，并没有不锈铁这一说法。不锈钢也是钢的一种，钢因为既有韧性、弹性还有刚性，就生锈来说，生锈就是不耐腐蚀。决定不锈钢抗腐蚀的主要元素是铬。

铬元素含量在10.5%以上的钢就不生锈，这时铬与腐蚀介质的氧化作用，在其表形成氧化膜，可以阻止基本的进一步腐蚀。

制铁的成本远低于不锈钢，在设计制造一些使用寿命较短，且铁质能够满足材料使用要求的，当然会用铁。

铁轨是习惯说法，它是钢轨，为提高抗压耐磨强度，通常加入了锰元素。不锈钢为抗氧化腐蚀，通常加入了铬钼元素。使用钢轨要综合考虑强度、耐磨度，柔韧度、可塑度，抗腐蚀度等，但高强度耐磨是首选，不锈钢达不到要求，不会采用。

不锈钢之所以不可以，是因为耐性不够热胀冷缩之下很容易损坏。在日常的风吹雨淋和曝晒之下，不锈钢会很容易损坏。而这种高锰铁轨虽然看起来生锈，但是只是表面上有一层锈迹，内部还是完好如初的。

另外，锰钢轨密度很大，当表面生成氧化锈膜后，会对内部形成保护作用，不会影响使用。

首先从技术上说：一般人都认为不锈钢是不生锈的，可是实际情况却是不锈钢和其他合金一样，也是生锈的，只是不锈钢生锈以后表面氧化膜（锈迹）颜色就是不锈钢的外观颜色，而且这层氧化膜比较致密，可以保护内部组织的进一步氧化生锈。

但是，这层氧化膜在一定条件下依然可以被腐蚀，尤其是在潮湿的酸性环境中腐蚀很明显。

所以，很多情况下不锈钢也是不能使用的。不锈钢是有很多个品种类别的，而且不锈钢（尤其奥氏体不锈钢）硬度较低，比如用来制刀就很难出锋，即便出锋也很容易变钝；有经验的人就知道，光亮的不锈钢板极易被划伤就是因为质地较软的缘故。

故从技术上说，不锈钢不是不生锈，而是生锈后颜色与生锈前颜色差不多；其性能也并不适合所有的地方使用，所以不能一概而论地用不锈钢代替其他材料。

从资源上说，不锈钢中使用的镍和铬都是比较稀缺的矿产，尤其是镍比较紧缺，有用、好用的东西总要用到关键的地方，不能随意使用浪费。

从成本上说，买材料，做零件，装机器都会考虑成本的。不锈钢的价格比普通钢材、铝材、镁铝合金、塑料等其他材料的价格高的不止是一点点，而是相差好几倍的。只要便宜的材料能够满足要求，谁会用贵的材料呢？

另外，即便是其他材料生锈，不耐腐蚀，现在也有很多种表面处理技术，可以保护材料不受腐蚀，比方：喷漆、喷粉、电镀、电泳、表面氧化、表面化学处理（氮化、氰化等等）都能改善材料表面腐蚀问题。所以也不一定就是生锈的材料就不能用到有腐蚀的地方。

综合来看，就是不锈钢并不能用来代替其他所有材料，只有充分综合考虑了零件功能、材料性能、工作环境、零件成本、加工性能和可能性等因素后，才能给零件选定一个合适的材料。不能一概而论地说全用不锈钢材料代替。在机械专业和材料专业，有专门的材料课程来介绍怎样选材和材料性能的。

火车轨道是火车既定的运行轨道，是目前火车铁路技术不可或缺的一种模式。应该大家都有注意过基本上所有的火车轨道都是锈迹斑斑的，就连新建成的火车轨道也是这个样子。生锈的铁制品寿命变短不说，还会变的非常脆弱。

最后再来一个铁轨制造视频

火车轨道材料的“发家史”

火车轨道，又叫铁路轨道，简称路轨。用于铁路上，并与转辙器合作，令火车无需转向便能行走。轨道通常由两条平行的钢轨组成。钢轨固定放在轨枕上，轨枕之下为路碴。以钢铁制成的路轨，可以比其它物料承受更大的重量。轨枕亦称枕木，或路枕，功用是把钢轨的重量分开散布，和保持路轨固定，维持路轨的轨距。一般而言，轨道的底部为石砾铺成的路碴。路碴亦称道碴、碎石或道床，是为轨道提供弹性及排水功能。铁轨也可以铺在混凝土筑成的基座上（在桥上就相当常见），甚至嵌在混凝土里面。

随着蒸汽机车的出现，铁路总算是有了用武之地。早期的铁路材料使用的是在石头上使用铆钉固定钢轨，中间使用石头路面。

科技的进步推动着时代的发展，铁路渐渐开始使用木轨枕，样式也和我们目前使用的钢轨相似。钢轨和轨枕用扣件连接，钢轨接头之间用螺栓连接，轨枕之间填充道砟，可以说这一结构将铁路轨道结构在相当长的时期内定型。

随着铁路运输的发展，车辆速度的提高，无缝线路开始出现。这张图中的轨道结构咋一看和上一张没什么不同，依然是木轨枕，有砟轨道，其实不同之处就是：这张图里的钢轨是无缝钢轨，钢轨通过焊接连接，没有接头。从这一时期开始，坐火车就不会再听到“况次况次”的节奏了。

建筑材料的大力发展同样促进了轨道的发展进程。混凝土轨枕由于性能和价格上的优势开始大规模应用于铁路，于是混凝土枕有砟轨道的时代开始出现。

1970年代，德国人开始进行无砟轨道（无砟轨道是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构统称为无砟轨道。其轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，钢轨、轨枕直接铺在混凝土路基上）的研究，作为高速铁路轨道结构的探索，开启了铁路轨道结构的新时代。如今无砟轨道结构更是大规模的应用在我国的高速铁路中。

这是应用于武广客运专线的CRTS I型双块式无砟轨道。钢轨通过扣件固定在预先制作好的混凝土块上，相对应的两个混凝土块之间用钢筋连接，在现场放置好后，再现场浇注混凝土形成整体的轨道。

现代铁轨所用的材料几乎是高锰钢“一家独鸣”。锰钢中锰含量对铁轨的力学性能有很大的影响：如果在钢中加入2-3%的锰，那么所制得的低锰钢脆得就像玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入>13%的锰，制成高锰钢，那么它就变得既坚硬又富有韧性。所以人们用锰钢来制造耐磨的机器零件和铁轨、桥梁等。还有，在钢轨的上部，也就是和车轮接触的那一层，又是加入了另一种金属—铟，它的加入，使钢轨上部分在保证硬度的情况下，更具有一些韧性，这对火车的车轮很重要，它和“轮箍”接触、碰撞的时候，会有一定弹性，保证了火车的安全运行。

说到这里，你对“火车轨道的材料发家史”是不是有了更深刻的认识呢？

火车铁轨的焊接视频与原理