为什么修建火车轨道,宁愿用生锈的铁也不用不锈钢?用了会怎样?

为什么修建火车轨道,宁愿用生锈的铁也不用不锈钢?用了会怎样?

鲜博超 2024-12-13 百科资讯 218 次浏览 0个评论

为什么修建火车轨道,宁愿用生锈的铁也不用不锈钢?用了会怎样?

标题建议修改为:“火车轨道为何选用铁轨而非不锈钢?生锈的铁轨安全吗?”

为什么修建火车轨道,宁愿用生锈的铁也不用不锈钢?用了会怎样?

内容建议修改为:

为什么修建火车轨道,宁愿用生锈的铁也不用不锈钢?用了会怎样?

细心的观察者不难发现,火车轨道大多都带有锈迹。那么,为什么火车轨道是铁制的,而不是不锈钢呢?要知道,生锈的铁在强度和韧性上会大大降低,高压摩擦下容易断裂。然而,火车轨道对于整个交通系统的重要性不言而喻,为何会选择这样的材料呢?

实际上,火车出现初期,由于冶金技术限制,铺设轨道确实使用的是普通铁。但这样的轨道很容易断裂。但现在的火车轨道,早已不再使用普通的铁,而是使用了锰钢。锰钢是钢材的一种,比普通的钢铁多添加了锰元素和碳元素,这使得钢材的硬度和韧性大大提高,能够承受列车的高压和车轮的摩擦损耗。

同时,锰钢密度大,为8.0×10^3kg/m ^3,它生锈时表面会形成一层锈膜。这层锈膜不仅不会继续腐蚀,还会保护其内部结构。这个特性,让锰钢成为了制造铁轨的首选。

至于为什么不选择不锈钢,一方面出于安全考虑。不锈钢受热胀冷缩的效应比锰钢大,轨道常年都在风吹雨淋和曝晒之下,频繁的温度变化会让不锈钢内部结构改变,其硬度和耐磨性都会下降,无法承受火车长期经过带来的重压。而且,不锈钢也会生锈,虽然它的含碳量较低,但从冶金角度来说并没有不锈这一说法,不锈钢同样会生铁锈,只是生锈产生的锈斑和它本身颜色没差,所以很多人都看不出来。

在正常情况下,不锈钢生锈后表面产生的氧化膜,和锰钢一样不会腐蚀内部。但如果长期处在潮湿且温度变化大的环境中,这层氧化膜就会持续性向内部腐蚀,逐渐形成疏松的氧化铁,从而导致整个轨道变得脆弱不堪,在列车的高压下很容易被压断。所以说,锰钢轨道的安全系数远高于不锈钢轨道。

另一方面是因为成本。相比于锰钢,不锈钢的价钱更贵,不锈钢的价钱超过锰钢的三倍。如果把全国的火车轨道全部换成不锈钢,成本将会非常高。

其实,除了铁轨的材质,还有一个让人疑惑的问题:为什么火车轨道铺碎石子,而不能像高铁一样用混凝土?这是因为碎石子可以分散火车及轨道的重量,减低车辆经过时带来的震动及噪音,还可以分散车轮摩擦产生的高热,保持钢轨的轨距不变。碎石之间的缝隙更可以迅速排去雨水,然而高铁速度很快,猛烈的挤压容易导致碎石子飞溅,存在安全隐患。

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