9月5日，在第十三屆中國國際鋼鐵大會期間舉辦的鐵路裝備與鋼鐵產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展供需交流會上，中車戚墅堰機車車輛工藝研究所股份有限公司資深專家文超作了專題報告，詳細解讀了軌道交通裝備用齒輪鋼的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。

圖為文超

　　文超首先介紹了我國軌道交通裝備發(fā)展歷史及其對齒輪鋼的需求。在高速動車組方面，以速度為特征牽引了我國動車組的三代發(fā)展，如1989年起的第一代動車組KDZ1等，2005年起的第二代和諧號動車組CRH1、CRH2等，2017年起的第三代復興號動車組CR200J、CR300AF/BF、CR400AF/BF，以及未來的CR450等；在電力機車方面，以軸重和功率為特征牽引了我國電力機車的五代發(fā)展，如從1958年起的第一代SS1、SS2，1978年起的第二代SS3，1985年起的第三代SS4B、SS5、SS6B、SS8，1996年起的第四代AC4000，2005年起的第五代HXD1B、HXD1C、HXD2F等。“各類軌道交通裝備的不斷進步對軌道交通裝備用齒輪鋼不斷提出越來越高的承載能力、使用壽命等需求，這些需求實現(xiàn)都離不開齒輪鋼及其冶煉技術(shù)的發(fā)展和國產(chǎn)化?！蔽某e例，如1984年的50CrMo齒輪鋼的開發(fā)解決了國外機車齒輪國產(chǎn)化問題，2013年20CrNi3Mo齒輪鋼的應(yīng)用解決了30T軸重HXD2F機車承載能力不足的難題等。

　　文超表示，我國鐵路運行路線復雜，面臨多種多樣的運行條件。從運行工況看，動車組有單次最長運行里程可達2400公里、單次最長運行時間達16小時等工況，重載機車需要在最大坡度可達30‰甚至更高的坡度運行；從運行環(huán)境看，涉及平原、丘陵、山區(qū)、高原（海拔4000m以上）等，溫度在-50～+50℃之間，溫差大（如京廣線溫差可達30 ℃），部分地區(qū)還面臨風沙雨雪侵蝕（風速可達60m/s）等；從運行速度看，涉及120km/h、160km/h、250km/h、350km/h等多種級別，運行時的輪對沖擊最大已達到了垂向300g、橫向200g、縱向200g等要求?！斑@些也對齒輪鋼提出了耐沖擊、超高可靠性等要求?！彼f。

　　“總體來看，軌道交通裝備齒輪用鋼對齒輪關(guān)鍵核心要求有三點?！蔽某赋觯皇歉咝阅?，包括高接觸疲勞強度極限、高彎曲疲勞極限、抗沖擊、抗膠合、耐磨損等；二是高可靠性，對齒輪傳動系統(tǒng)的要求安全可靠(可靠度≥99.9999%)；三是超長壽命，如重載機車齒輪檢修要求壽命大于200萬公里，高速動車組齒輪設(shè)計要求壽命大于2400萬公里。

　　談到軌道交通用齒輪鋼的發(fā)展現(xiàn)狀，文超以滲碳合金鋼舉例，其中涉及到了成分體系和冶金質(zhì)量的多次發(fā)展和提升。從成分體系看，從1950-1960年的15CrNi6、22CrMnMo等，發(fā)展到1970年的18CrMnTi、20CrMnTi、30CrMnTi等，1970-1990年的20CrMnMo、12CrNi3、18CrNi8等,1990-2005年的20CrNi2Mo、16Cr2Ni2等,再到2005年至今的20Cr2Ni4、18CrNiMo7-6、8822H、43B17H、20CrNi3Mo、20CrNi2Mo等。從冶金質(zhì)量看，冶煉方式從轉(zhuǎn)爐+普通爐外精煉，發(fā)展到轉(zhuǎn)爐+普通爐外精煉+電渣重溶，再到電爐+爐外精煉+真空脫氣。在純凈度、淬透性、晶粒度、均勻性等方面取得了長足的進步，尤其是對夾渣和非金屬夾雜物的控制形成了軌道交通齒輪鋼的體系。

　　“隨著我國鐵路裝備走向世界，我們需要形成自己對齒輪鋼的認知、要求和體系。”文超介紹，在標準體系建立方面，我國軌道交通裝備用齒輪鋼形成了冶金行業(yè)標準，建立了中國標準。未來，隨著高速重載齒輪的進一步發(fā)展，需要延長質(zhì)保周期和提升承載能力?！安牧献鳛辇X輪的重要基礎(chǔ)，則需要進一步技術(shù)提升。”文超說。

　　對于軌道交通用齒輪鋼發(fā)未來的發(fā)展，文超表示，當前，軌道交通裝備正向綠色、節(jié)能、環(huán)保、智能方向發(fā)展，制造工藝則向節(jié)能減排、綠色化，去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)，智能制造、大數(shù)據(jù)，柔性化等方向發(fā)展?！安牧系陌l(fā)展需要考慮三個結(jié)合，如材料工藝和產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)合、高可靠性與少無冗余的結(jié)合、少無畸變與表面強化技術(shù)的結(jié)合?！蔽某f。

　　對于齒輪鋼本身，文超認為，隨著軌道交通齒輪技術(shù)的發(fā)展，各類齒輪用鋼的發(fā)展趨勢有三個方面。一是高性能，包括高強度、高塑性、高沖擊性能、高低溫性能、高工藝性能、高使用性能，尤其要關(guān)注接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度；二是高可靠性，包括高純凈度、高均勻一致性、高批量穩(wěn)定性；三是低制造成本，包括低合金總量、低貴重元素加入量、高使用率。