轨：我有一个“点石成金”的身世 原创 中国铁物 中国铁物
亲爱的朋友们，博学的铁小悟又跟大家见面啦~今天咱们聊一聊“轨”的历史发展。
钢轨，相信每个人对它都不陌生，它是铁路轨道的主要组成部件，用来引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。
但是您知道“轨”是如何出现的，又是如何一步步发展成“钢轨”的吗？
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今日知识
轨道的出现是为了运输货物能够省力，铁路的发展有效地提高了客运和货运的便捷性及效率，钢轨作为列车运行的直接承力件，其发展对于铁路具有重要的意义。轨的诞生并不是以“钢”作为制造的材料，形状也与目前的“工”字型截然不同。
01
从“木”到“钢”的材料发展
石轨
意大利庞贝古城时，出现和现代铁路一样宽的石路。据文献记载，古希腊人会在石头路面凿出车辙，甚至还凿出错车道。而这种轨道不够灵活，使用起来有很大的限制。
图｜石轨木轨
16世纪，人们开始使用以四轮马车在木轨上行驶为主的运送方式运输货物，主要是矿石等原材料。
左图｜木质轨道车右图｜木质轨道遗迹
铁轨
17世纪，随着铁的产量大幅增高，木质轨道已无法承受铁矿石日益增长的采运量，人们开始使用铸铁为轨。
图｜铸铁铁轨生铁轨比木质轨耐磨，铸件容易成型。因其耐磨性能好，寿命长，生铁轨道逐渐取代了木质轨道。人们将铸铁轨道命名为铁道，铁道这个名字就此传开。
熟铁轨
18世纪，英国人瓦特发明了蒸汽机，这种以煤炭为燃料动力的机车功率大大高于马车，之后英国人乔治·史蒂文森改进了蒸汽机，改进后的蒸汽机牵引力速度超过了当时的任何机车，大幅提高了铁路运输能力，同时暴露了生铁轨容易脆断的问题。
18世纪末，发明了把生铁炼成熟铁的方法，由于熟铁轨韧塑性好，可以防止轨道折断，此后，熟铁轨逐步取代了生铁轨。
钢轨
19世纪50年代之后，随着贝塞麦转炉炼钢法、马丁平炉炼钢法以及托马斯碱性炼钢法的发明，钢铁实现大规模生产，生产效率提升，成本下降，人们用钢代替铁制造轨道。由于钢轨使用寿命是铁轨的15~20倍，铁路用轨迅速进入钢轨时代。
02
“T”到“工”的横断面变形
最早的轨型可以追溯到1767年，没有任何形状，只是一个简单的矩形，这种形状的钢轨容易导致车轮脱轨。
“L”型
1776~1793年出现了L型，但由于容易积攒石子等异物，容易损坏。
“T”型、“几”型、“工”型
18世纪末至19世纪30年代，先后出现了“T”字形钢轨、“几”字形钢轨，上下等宽的“工”字形钢轨。“T”字形钢轨需在底座添加木质基座，随着运量的增加，已无法满足越来越重的货物运载需求，其他钢轨也由于不能满足运输要求而逐步淘汰。
1831年，美国工程师罗伯特·L·史蒂文设计了世界上第一个“工”字形钢轨，后续钢轨也是在该形状上进行优化调整。
“工”字形的横断面可以很好的将材料用在“刀刃”上，为了提高车辆的压力，因此轨头需要一定的宽度及厚度，为了保障钢轨的稳定性，轨底也需要一定的宽度，同时钢轨又要有一定的高度，因此“工”字形的设计既能保证钢轨满足使用要求，又能最大程度的节省用料。
有意思的是，目前欧洲地区使用的“工”字形钢轨仍沿用了“T”形轨的称呼。
图｜ 轨的横断面形状变化03
我国钢轨的发展
新中国成立以前，我国使用的钢轨多为进口，汉阳铁厂是我国唯一能够生产钢轨的企业。自1894年投产后的30年间，共生产铁路用钢轨3300公里，铺设在京汉线、粤汉线、川汉线等铁路。与现在使用的钢轨相比，汉阳铁厂造钢轨碳、硅含量较低，而硫、磷含量较高。在钢中，硫、磷均属于有害的杂质元素，硫化物会破坏组织且不利于钢的焊接，磷的存在则会大幅增加钢的脆性。同时，磷元素一定程度可以提高钢轨的耐腐蚀性，所以现在发现的很多“汉阳造”老钢轨锈蚀很少。
汉阳铁厂的钢轨
规格有85磅/米（中国式轨形）、76磅/米（比利时式轨形）、75磅/米（法国式轨形）、60磅/米（英国/美国式轨形），其中85磅/米的钢轨应用在京张、京浦、张绥等线路上。
图一｜汉阳铁厂
图二｜汉阳铁厂1901年生产的钢轨图三｜汉阳铁厂生产的民国交通部定的85磅的钢轨
新中国成立后，铁路建设迅速开展，为了满足铁路用钢轨需求，先后生产了各式重轨：
•1951年重庆钢铁公司（简称重钢）试轧38kg/m钢轨成功；
•1953年鞍钢正式生产43kg/m钢轨，1956年开始生产50kg/m钢轨；
•1965年武钢生产出43kg/m、45kg/m及50kg/m钢轨；
•1970年包钢生产出43kg/m、45kg/m及50kg/m钢轨；
•1975年攀钢生产出43kg/m、45kg/m及50kg/m钢轨；
•1976年包钢试轧成功60kg/m钢轨；
•1979年攀钢试轧成功60kg/m钢轨；
•1985年包钢和攀钢分别试轧成功75kg/m钢轨；
•2018年邯钢正式生产铁路用钢轨。
至今，钢轨产能达到约500万吨，可以保障各种用轨需求。
截至2020年底，我国铁路运营里程14.6万公里，其中高铁运营里程3.8万公里，占世界高铁运营里程的2/3以上，这离不开年均200多万吨的高质量钢轨供应。我国在新钢轨的研制、生产工艺的改进和钢轨检测技术的提高等方面，都开展了大量工作，取得了显著效果，国际影响力不断提升。END
供稿 | 轨道集团技术公司
编辑 | 集团综合办公室
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原标题：《轨：我有一个“点石成金”的身世》