铁路主要用于大宗货物的长途运输,其耗能仅为汽车运输耗能的1/2,并且燃料种类多样化,因此成为交通运输业发展的重点。而从日本和欧洲的钢轨、车辆车体、车轮和车轴来看,钢铁材料仍是其主要用材,目前他们在提升用钢性能和材质以保证铁路交通安全方面也开展了一些新的研究。
车轮用钢技术发展
车轮的材质一般为普钢,从世界标准的含碳量来看,从低碳钢的0.5%以下到高碳钢的0.7%以上,波幅较大。在含碳量的选择方面,其主要决定依据是耐刹车瞬时热性和接触面的耐蚀性。从这两种性能看,含碳量有相反的作用。即含碳量下降可抑制热开裂,但摩擦呈加大倾向。究竟选择何种含碳量,各国随国情而不同。在日本,全国新干线用的车轮只采用含碳量为0.60%~0.75%的钢种,属于高碳钢,主要是从耐摩擦性而选定。日本铁路部门的维修工作极为细致,在防止异常刹车和早期发现开裂方面工作出色,这也成为选定高碳钢的另一原因。
对海外矿石运输货车用载重非常大的车轮用材,日本正在研究改用Cr、Mo合金钢等低合金钢种。此类大载重货车的车轮表面易受接触应力而产生剥离,有时甚至破损,因此要提高淬火性,使得高硬度达到更深的位置。另外,当内部有非金属夹杂等缺陷时,在大接触载重下易产生内部开裂,因此要通过严格的超声波探伤来防止。