细心的朋友应该能发现,火车轨道大多都锈迹斑斑。

为什么火车轨道是铁的?而不换成不锈钢呢?

火车轨道为什么要用生锈铁?为什么修建火车轨道(1)

要知道生锈的铁,强度和韧性会大大降低,在高压摩擦之下很容易被折断。可是火车轨道那么重要,为什么会用这样的铁建造呢?

在火车出现初期,由于冶金水平不够,铺设轨道用的确实是普通铁,但这样的轨道很容易断裂。而现在生产铁轨的材料早已换成了一种钢材锰钢,铁轨也只是一种习惯的说法而已。锰钢比普通的钢铁多添加了锰元素和碳元素,这两种元素可以让钢材硬度和韧性提高,能够承受列车的高压和车轮的摩擦损耗。

同时,锰钢密度的密度很大 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。也正是这个特性,让锰钢成为了制造铁轨的首选。

火车轨道为什么要用生锈铁?为什么修建火车轨道(2)

至于铺设火车轨道为什么不选择不锈钢,一方面是出于安全考虑。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。

而且不锈钢也是会生锈的,从冶金角度来说并没有不锈这一说法,不锈钢是含碳量在2%以下的铁合金。和其他铁合金一样,不锈钢同样会生铁锈,只是它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。

火车轨道为什么要用生锈铁?为什么修建火车轨道(3)

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、一吨304不锈钢的价钱在13000~14000元之间,而一吨锰钢价钱在3500~4000元之间,不锈钢的价钱超过锰钢的三倍。试想一下,如果把全国的火车轨道全部换成不锈钢,那这个成本无疑是天价。

火车轨道为什么要用生锈铁?为什么修建火车轨道(4)

其实,铁轨除了锈迹斑斑,看起来很不安全外,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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