从卡脖子到国产化，高铁轮轴材料研制突破瓶颈

【作者简介】

李昭东，正高级工程师，现任钢铁研究总院工程用钢研究所所长助理、交通与建筑用钢项目部主任，第二十四届北京优秀青年工程师标兵。主要从事低合金钢的固态相变与纳米析出基础理论研究、高强韧化组织调控共性技术开发以及功能复合化建筑桥梁用钢、高速重载轮轴用钢、高强韧工程机械用钢、柴油机用高压共轨用钢等高性能钢品种研发和推广应用。承担了国家重点研发计划、973计划、863计划、自然科学基金等国家及省部级科研任务10项，获得省部级科技奖6项，参与制订国家标准2项，获授权国家发明专利30项，公开发表论文100余篇，SCI/EI收录50余篇，合著中英文学术专著各1部。

 

中国高铁路网纵贯南北，是促进国民经济快速发展的重要交通工具。党的十八大以来，中国高铁快速发展，高速、重载对最核心部件系统——轮轴、轮轨的服役安全性提出了极高的要求，高铁轮轴的高强度、高韧性、超高周疲劳性能等组合特性急需突破材料基础研究瓶颈。

为了打破高铁轮轴等关键部件依赖欧洲、日本进口的局面，在国家973计划、863计划、国家重点研发计划等多项科研课题持续支持下，钢铁研究总院轮轴材料科研团队积极发挥“小核心”的作用，联合中国铁道科学研究院、马鞍山钢铁股份有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司、太原重工轨道交通设备有限公司、清华大学、北京科技大学等单位，开展“大协作”联合攻关。 

“基础研究是科技创新的源头”。以杨才福、苏航、潘涛、李昭东、曹燕光等为代表的钢铁研究总院轮轴材料科研团队坚持发扬钢研人敢于啃硬骨头的精神，迎难而上，深入开展基础理论和原创技术研究。针对高铁轮轴服役环境气候多变的要求，他们在冶金质量控制和成分组织设计上反复优化，设计出多种模型钢。为了准确锁定工艺窗口，科研团队扎根于实验室的“一小步”，仔细比对精细组织特征的细微差别，理论上反复推敲，实验上反复验证。每一次在金相照片前驻足凝神，每一次小组讨论中交流“碰撞”，每一次实验纠偏，都为确定材料原型奠定了坚实的基础，最终形成了“中碳+V-Si（微）合金化+超低氧+硫化物包裹氧化物”的高强韧抗疲劳珠光体高速车轮技术原型，提出了基于Cr-Ni-V/Nb（微）合金化和两次奥氏体化热处理的高强韧高速车轴钢技术原型，阐明了高速车轮、车轴钢夹杂物改性、基体组织均匀细化和纳米第二相弥散析出的控制原则及强韧化机理。

在高铁轮轴材料研发过程中，钢铁研究总院科研团队的基础研究工作为联合攻关团队最终成功研制出中国自己的高速车轮钢、高速车轴产品提供了理论依据和技术支撑，缩短了研制周期。研制出的D2高速车轮和DZ2高速车轴性能优于进口产品，成功应用于时速350公里“复兴号”动车组，并向时速400公里可变轨动车组推广应用。

承载着国家期望的“争气轮、争气轴”的诞生，不仅填补了国内技术和产品空白，使我国摆脱了对进口高速车轮、高速车轴的依赖，还实现了小批量出口欧洲，用中国速度和自主创新擦亮了“中国创造”的金名片。

中国高铁仅仅用了短短5年时间就走过了国际上40年的发展道路，从追赶者一跃成为领跑者，钢研科技工作者再一次深刻感受到加强基础研究才是“补短板”的根本！未来“钢研人”将继续秉承严谨求实的“高铁精神”，不忘初心，牢记使命，夯实基础，勇于创新，以更昂扬的姿态迈向新征程。

 钢研总院李昭东