Page 124 - 捷運技術 第51期

120 徐展賦、陳信智 整鑄錳鋼岔心製作工藝及應用

一、前言

軌道工程是提供車輛運行之承載結構，基本上軌道係由鋼軌、扣件及軌床所構成，而在
轉轍段之運行軌則倚賴所謂的道岔。道岔是引導列車變換行車方向之元件，其重要性及安全
性不言而喻，再者，道岔磨耗甚鉅，因此如何增長道岔使用年限及維持基本的行車安全便成
為軌道工程之重要課題。

錳鋼岔心型式之道岔具有韌性好、加工硬化和耐磨性佳等優點。其於1894年已被用於美
國紐約的布魯克林大西洋鐵路上，由於獲得很好的使用性能，逐漸被其他各國廣泛應用。因
此，近年來台北捷運信義線及松山線亦陸續於主線之道岔採用錳鋼型岔心，相信對於道岔的
耐用年限能有正面的影響。【1】
高錳鋼最重要的特點是在強烈的衝擊、擠壓條件下，表層迅速發生加工硬化現象，使其

在心部仍保持奧氏體(Austenite)良好的韌性和塑性的同時硬化層具有良好的耐磨性能。這是
其它材料所不及的。目前，世界各國對錳鋼岔心材料訂定了許多標準，對應機械性能也相對
不同，台北捷運所使用錳鋼岔心符合UIC 866/O之規定。【2】
由於高錳鋼加工硬化現象，必須盡量避免對鑄件進行加工；再者，其耐磨性只有在具備
足夠加工硬化的條件下才能表現出其優越性，其他情況下則很差；在軌道工程中，更需考量
高錳鋼材料與碳鋼鋼軌之間的接合。因此如何將高錳鋼產品加以成型、工藝程序上須注意事

項以及錳鋼的預硬化等等問題，將詳加說明。【3】

二、高錳鋼岔心材料組成

錳鋼材料性能非常特殊，當鋼中加入2.5~3.5%的錳，那麼所製得的低錳鋼脆得像玻璃一

樣，一敲就碎；然而，如果加入13%以上的錳，製成高錳鋼，將能變得既堅硬又富有韌性。
高錳鋼岔心主要組成元素為C、Si、Mn、P、S，其中C和Mn為組成奧氏體組織並產生
加工硬化的必要元素，而Si、P、S為雜質元素，其中P更是影響高錳鋼岔心使用壽命主要元
素，因此世界各國標準對化學組成差異，即是P元素的上限要求。
在台北捷運信義線、松山線所使用之高錳鋼岔心，符合台北捷運規範要求UIC 866/O之
規定，相對化性比較如表1所述。

表1 世界主要國家高錳鋼岔心化學成分標準

化學成分(%)
國家標準 Mn/C
C Mn Si P S

台灣 CNS 0.95~1.30 11.5~14.0 < 0.65 < 0.040 < 0.030 ≧10
法國 UIC 0.95~1.30 11.5~14.0 < 0.65 < 0.040 < 0.030 ≧10
中國 TB 0.95~1.35 11.0~14.0 0.30~0.80 ≦0.045 ≦0.030 ≧10

日本 JIS 0.90~1.30 11.0~14.0 - ≦0.100 ≦0.050 ≧10
美國 ASTM 1.00~1.40 ≧10.0 - ≦0.100 ≦0.050 -

英國 BS 1.00~1.35 > 10.0 < 1.00 < 0.12 < 0.060 -