鋼軌是軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，起著導(dǎo)向車輪和傳遞載荷的作用，需要具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐磨性。鋼軌的截面形狀為工字形，使鋼軌具有最佳的抗彎能力。鋼軌由軌頭、軌腰和軌底組成。鋼軌類型和強(qiáng)度用每米長(zhǎng)度的近似質(zhì)量（千克）表示。例如，中國(guó)目前的標(biāo)準(zhǔn)軌型有43千克/米、50千克/米、60千克/米和75千克/米等。

中國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度:43千克/米，長(zhǎng)度為12.5米或25米；；50千克/米以上的鋼軌有三種長(zhǎng)度:25米、50米和100米。一般無(wú)縫線路采用鋼廠生產(chǎn)的100米鋼軌（100米長(zhǎng)鋼軌），運(yùn)到鋼軌焊接廠焊接成500米長(zhǎng)鋼軌，再運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)焊接成所需長(zhǎng)度。中國(guó)鋼軌制造商主要包括攀鋼集團(tuán)有限公司、鞍鋼集團(tuán)有限公司、包鋼（集團(tuán)）有限公司、武鋼（集團(tuán)）有限公司（WISCO）和邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限公司（邯鄲鋼鐵）。

軌道類型

現(xiàn)代鐵路鋼軌的軌型都是工字形。工字鋼最早是由美國(guó)工程師史蒂文斯于1830年設(shè)計(jì)的，國(guó)內(nèi)稱之為工字鋼，國(guó)外稱之為T(mén)型鋼軌。以前的鋼軌類型稱為鋼軌類型和樣式，但現(xiàn)在的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)稱為鋼軌類型。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)將鋼軌類型稱為鋼軌斷面；歐洲標(biāo)準(zhǔn)稱為鋼軌斷面；日本標(biāo)準(zhǔn)稱為軌道式。

鋼軌類型包括輕軌（9 ~ 30公斤/米鋼軌）、有軌電車用槽軌、起重機(jī)軌、重軌（38公斤/米或以上，實(shí)際為38、43、50、60、75公斤/米）、道岔軌等。其中，重軌應(yīng)用最為廣泛。由于受力和加工的需要，歐洲標(biāo)準(zhǔn)將道岔鋼軌分為三類:不對(duì)稱鋼軌、對(duì)稱粗腰鋼軌和對(duì)稱全腰鋼軌。目前，中國(guó)道岔標(biāo)準(zhǔn)中僅包括不對(duì)稱鋼軌，如50AT1和60AT1。60kg/m鋼軌廣泛應(yīng)用于中國(guó)鐵路干線；美國(guó)鐵路有重型車軸（高達(dá)30~35t），主要使用68公斤/米（136RE）鋼軌。

鋼軌品牌和化學(xué)成分

根據(jù)化學(xué)成分不同，鋼軌牌號(hào)分為U71Mn、U75V、U77MnCr、U78CrV、U76CrRE等。

交貨狀態(tài)

鋼軌按交付狀態(tài)分為熱軋鋼軌和熱處理鋼軌（即淬火鋼軌）。不管鋼軌有多結(jié)實(shí)，都叫熱軋鋼軌。根據(jù)其工藝條件，熱處理鋼軌可分為離線熱處理鋼軌（鋼軌軋制后冷卻，然后再加熱）和在線熱處理鋼軌（鋼軌利用軋制余熱進(jìn)行熱處理，無(wú)需再加熱）。根據(jù)熱處理鋼軌化學(xué)成分的不同，可分為碳熱處理鋼軌、微合金化熱處理鋼軌和低合金熱處理鋼軌。

鐵路分類

鋼軌還可以根據(jù)鋼種、機(jī)械性能和金相組織來(lái)劃分。

根據(jù)鋼種，鋼軌可分為碳素鋼軌、微合金鋼軌和低合金鋼軌。中國(guó)生產(chǎn)的碳軌為高錳碳軌；微合金鋼軌是在原鐵礦石中加入適當(dāng)?shù)拟C、鈦、鉻、鉬等合金元素后冶煉軋制而成的鋼軌。這種鋼軌的強(qiáng)度和韌性高于碳素鋼軌。低合金鋼軌是一種低合金含量的鋼，如含鉻0.80% ~ 1.20%的鉻合金。

根據(jù)力學(xué)性能，鋼軌可分為普通鋼軌、耐磨鋼軌和高強(qiáng)度鋼軌。按最低抗拉強(qiáng)度分有780兆帕、880兆帕、980兆帕、1180兆帕和1200 ~ 1300兆帕。抗拉強(qiáng)度為780MPa的鋼軌（如歐洲EN220和中國(guó)U74）；抗拉強(qiáng)度為880MPa（如EN260、西納錳、UIC900A、中國(guó)U71Mn等）。);抗拉強(qiáng)度為980MPa的鋼軌（如美國(guó)地區(qū)普通鋼軌、中國(guó)PD3、BNbRE熱軋鋼軌）；鋼軌的抗拉強(qiáng)度為1080兆帕（如新冠Cr合金鋼軌、日本HH340在線熱處理鋼軌）、1180兆帕（如日本HH370在線熱處理鋼軌、辛納HT、辛納LHT、中國(guó)PD2淬火鋼軌）和1200 ~ 1300兆帕（微合金或低合金熱處理鋼軌，如中國(guó)PD3淬火鋼軌）。一般強(qiáng)度為1080MPa及以上的鋼軌稱為耐磨鋼軌或高強(qiáng)度鋼軌。

根據(jù)金相組織，鋼軌可分為珠光體軌、貝氏體軌、馬氏體軌和過(guò)共析珠光體軌。

鋼軌制造主要包括冶煉、鋼坯軋制和精整。鋼軌生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)過(guò)電弧爐、鋼包爐、真空脫氣槽、連鑄機(jī)連鑄坯和鋼軌軋制。鋼軌經(jīng)過(guò)軋制和精整后，需要進(jìn)行集中檢驗(yàn)，以確保鋼軌符合各項(xiàng)技術(shù)要求。

鐵路性能

鋼軌在極其復(fù)雜的應(yīng)力條件下工作，鋼軌的狀態(tài)直接影響行車安全。鋼軌性能主要包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞。使用鋼軌的要求非常嚴(yán)格，鋼軌的某些特性是矛盾的，因此需要綜合選擇。軌道應(yīng)滿足以下要求:

（1）高強(qiáng)度和硬度，從而達(dá)到高承載能力和長(zhǎng)使用壽命。

（2）抗疲勞損傷的高安全性和可靠性，防止軌頭內(nèi)側(cè)剝落和鋼軌可能的橫向斷裂。

（3）抗不均勻磨損能力強(qiáng)，在鋼軌的整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)硬度均勻，從而避免波紋和波浪等不均勻磨損。

（4）焊接性能好，以便采用無(wú)縫線路。

（5）良好的道岔加工性能以獲得良好的道岔質(zhì)量。

（6）化學(xué)成分便于熱處理以提高鋼軌的強(qiáng)度和韌性。

（7）嚴(yán)格的尺寸公差和鋼軌工作邊緣的平滑度可以減少軌道周期性不平順。

定尺長(zhǎng)度

鋼軌長(zhǎng)度反映了一個(gè)國(guó)家的鋼軌生產(chǎn)水平和管理水平。國(guó)外鐵路長(zhǎng)度為:日本150米（實(shí)際應(yīng)用為50米）、德國(guó)120米、法國(guó)80米、美國(guó)24.4米（80英尺）和俄羅斯25米。

鋼軌

上世紀(jì)50年代鋼軌制造初期，我國(guó)受冶金水平限制，只能生產(chǎn)長(zhǎng)度為12.5 m的鋼軌；后來(lái)隨著裝備水平的提高，生產(chǎn)出了長(zhǎng)度為25 m的鋼軌；2000年鋼軌生產(chǎn)線改造后，目前可生產(chǎn)長(zhǎng)度為50米和100米的鋼軌。

按長(zhǎng)度生產(chǎn)鋼軌具有以下優(yōu)點(diǎn):

（1）減少關(guān)節(jié)數(shù)量。接頭數(shù)量越少，鐵路運(yùn)行的安全性越高。同時(shí)，由于乘坐舒適度的提高，一方面增加了乘客的舒適度，另一方面大大減少了鋼軌焊接和線路維護(hù)的工作量。

（2）清除軌端探傷盲點(diǎn)。在鋼軌生產(chǎn)過(guò)程中，采用在線探傷，兩端至少0.3 ~ 0.5米鋼軌無(wú)法精確檢測(cè)。然而，當(dāng)鋼軌長(zhǎng)度為12.5米或25米時(shí)，兩端的鋸切量小于0.5米，這導(dǎo)致鋼軌端部存在探傷盲區(qū)。

（3）清除鋼軌端部矯直盲區(qū)。鋼軌生產(chǎn)采用水平和垂直復(fù)合輥式矯直，在鋼軌進(jìn)出矯直機(jī)時(shí)，兩端至少有1米的鋼軌沒(méi)有完全矯直，因此在鋼軌長(zhǎng)度為12.5米或25米時(shí)存在矯直盲區(qū)。同時(shí)，軌端壓下量與軌身壓下量不同，表現(xiàn)為兩端軌高比軌身壓下量高0.3 ~ 0.5 mm，不利于保證軌高的一致性和鋼軌的平順度。

百米長(zhǎng)鋼軌的研制成功，為我國(guó)高速鐵路的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

鐵軌損壞

鋼軌損傷是指影響和限制鋼軌性能的鋼軌斷裂、開(kāi)裂和其他情況。根據(jù)損傷程度，可分為輕傷、輕微傷、重傷和破碎四類。

鋼軌損傷的類型包括磨耗、裂紋、核損傷、墜塊、細(xì)裂、裂紋、剝落塊、剝落裂紋、磨耗、波磨、凹陷、壓碎、凹陷、折裂、腐蝕、疲勞斷裂、脆性斷裂和斷裂。

在役鋼軌的主要問(wèn)題是鋼軌傷損嚴(yán)重，如軌頭磨耗、波磨、波彎、孔裂、軌腰裂紋、角部側(cè)磨和掉塊等。軌頭磨耗通常表現(xiàn)為軌頭在輪軌摩擦和接觸應(yīng)力作用下沿全長(zhǎng)的磨損。波磨是鋼軌踏面在整個(gè)長(zhǎng)度上的周期性波磨，軌頭、軌顎和整個(gè)斷面保持平直。波浪形彎曲是指鋼軌沿縱向在踏面上呈明顯的波浪形，軌頭、軌顎和軌身隨鋼軌踏面周期性彎曲。軌頭擠壓是指金屬在軌頭踏面上擠壓形成的飛邊。孔裂紋是指在列車沖擊載荷作用下，螺栓孔拐角處因應(yīng)力集中或其他缺陷而產(chǎn)生的裂紋。這種裂紋在重復(fù)載荷下擴(kuò)展甚至斷裂。

國(guó)際

國(guó)際鋼軌的最新研究趨勢(shì)是高強(qiáng)度鋼軌，主要研究方向分為共析珠光體鋼軌、馬氏體鋼軌和貝氏體鋼軌。

日本新日鐵公司提出通過(guò)增加珠光體板中滲碳體的相密度來(lái)提高耐磨性，并研究了過(guò)共析鋼在鋼軌中的應(yīng)用。過(guò)共析鋼軌的耐磨性比傳統(tǒng)熱處理共析鋼軌高20%，焊接性能與熱處理鋼軌接近。

英國(guó)鋼鐵聯(lián)盟開(kāi)發(fā)了一種低碳馬氏體鋼軌并申請(qǐng)了專利。這種鋼軌的耐磨性與珠光體熱處理鋼軌相似，但韌性較高。

新型高強(qiáng)度鋼軌的研發(fā)主要集中在貝氏體鋼軌上。法國(guó)和日本從提高接觸疲勞抗力角度開(kāi)發(fā)的貝氏體鋼軌已投入試鋪，效果良好。英國(guó)開(kāi)發(fā)的貝氏體青蛙已經(jīng)在道路上試用，狀況良好。美國(guó)開(kāi)發(fā)了J6貝氏體鋼軌，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1500MPa，在北美已得到廣泛應(yīng)用。

中國(guó)

我國(guó)Mn-Si-Cr合金鋼系開(kāi)發(fā)的貝氏體鋼軌含貴元素少或不含貴元素，因此合金成本較低，且具有較好的焊接性和抗剝離能力。但相對(duì)強(qiáng)度較低，抗拉強(qiáng)度一般小于1400MPa。我國(guó)研制的貝氏體鋼軌已廣泛應(yīng)用于重載鐵路道岔，并批量應(yīng)用于曲線段和直軌。