钢轨材质选择需综合考虑线路条件、运营荷载状况、与车轮硬度的匹配、钢轨受力及耗特性、养护维修等诸多因素。我国城市轨道交通普遍使用的钢轨材质主要包括U71Mn和U75V,两种钢轨的化学成分和机械性能比较分别见表1和表2。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄢󠄢󠄤󠄞󠄤󠄤󠄞󠄥󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
表1 钢轨化学成分比较
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钢种 |
化学成分 |
|||||
|
C |
Si |
Mn |
S |
P |
V |
|
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U71Mn |
0.65~0.77 |
0.15~0.35 |
1.00~1.40 |
≤0.03 |
≤0.03 |
|
|
U75V |
0.71~0.80 |
0.50~0.70 |
0.70~1.05 |
≤0.03 |
≤0.03 |
0.04~0.12 |
表2 钢轨机械性能比较
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钢种 |
机械性能 |
|||
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抗拉强度σb/MPa |
屈服强度σs/MPa |
伸长率/% |
布氏硬度HB |
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U71Mn |
≥880 |
≥457 |
≥10 |
360～300 |
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U75V |
≥980 |
≥472 |
≥9 |
280～320 |
在表1钢轨化学成分比较表中,U75V钢轨的硅(Si)及钒(V)含量大于U71Mn 钢轨，硅及钒能提高钢的耐磨性能。表2所示钢轨主要机械性能表明,U75V钢轨硬度大于U71Mn钢轨。无论是物理性能还是化学成分指标,U75V钢轨的耐磨性能均优于U71Mn 钢轨。工程实践证明,地铁线路最小曲线半径为300m,若设计铺设U71Mn钢轨,使用寿命仅6个月左右;若铺设U75V钢轨,使用寿命延长至2年以上。U75V钢轨的抗拉强度、屈服强度和拉伸性能均高于 U71Mn钢轨。U75V钢轨具有良好的焊接性能,现场施工方便,综合经济效益好。目前,U71Mn和U75V两种钢轨的价格已基本相当,U75V钢轨较U71Mn钢轨价格仅高出6%~10%,故U71Mn钢轨在价格上无明显优势。因此,综合考虑钢轨的强度、韧性、耐性、使用寿命、养护维修等性能,正线轨道多采用75V钢轨,场段线轨道多采用U71Mn 钢轨。
