如今中国已经成为工业强国，“中国制造”已在世界范围内拥有一席之地。我们的衣食住行等诸多方面都离不开“中国制造”。中国成为制造强国有两个方面的原因：一是因为相对其他国家来说，我国制造成本相对较低，产品价格便宜；二是我们制造的产品质量较好，性价比高。不管是适应俄罗斯恶劣路况的长城汽车还是在土耳其等国家较为流行的华为手机，这些产品都因其高性价比而深受外国人喜爱。在我心中，真正标志我国已成为工业强国的代表性产品应该是中国高铁（见图1）[1]。我们高铁发展经历了三个阶段：第一阶段，到2014年，我国就已经具有世界先进水平的高铁，并形成了比较完善的高铁技术体系；第二阶段，到2016年，我国已全面掌握核心高铁技术；第三阶段，2019年底，我国就已成为高铁运营总里程居世界第一的国家，中国高铁技术在世界处于领先地位。目前，中国已在土耳其等国家实现了高铁项目的建设（见图2），中国高铁已成功走出国门，“走”向世界[2]。

图1 中国“和谐号”高铁列车图片（图片来自网页1）

图2 中国在土耳其建造的伊安高铁（图片来自网页2）

高铁是高速铁路的简称，就是设计标准等级高且能让列车高速运行（时速达250千米每小时及以上）的铁路系统。完整的铁路系统包括列车、轨道、信号系统、指挥控制系统等重要组成部分，而铁路系统的安全运行与这些重要组件在实际运行环境下的服役性能（如腐蚀性能）息息相关。在世界腐蚀日来临之际，我们看看高铁中哪些主要组件与腐蚀有关?

1 车体

传统列车车体大多采用钢铁材料，虽然其强度等性能得到保证，但是它们重量较重，会在运行过程中消耗较多能源，不环保，且不锈钢虽然具有一定的耐腐蚀性，但在长期接触酸、碱、盐等物质后，表面钝化膜会产生缺陷，材料的耐腐蚀性大打折扣(见图3）[3]，因此列车车体在生产时需要进行刷漆来防止生锈，增加了生产成本，但高铁车体多采用铝合金材料，其密度小，质量轻，不仅能节约能源，而且在铝合金表面易氧化形成致密稳定的氧化膜，提高材料的耐腐蚀性。列车在行驶过程中需经过各种气候不同的地区，服役环境的多变性对车体的防腐蚀性能提出了较高的要求，而采用铝合金作为车体主要材料，可以有效降低高铁的后期维修成本，使铝合金在高铁生产过程中被广泛应用。

图3 传统列车车体生锈图片（图片来自网页3）

2 转向架

转向架这个名词听上去好像很抽象，实际上它就相当于车厢下的一辆小车，车厢借助于转向架进行转弯和行驶等操作，每节车厢下面有两个转向架，转向架由构架和车轮组成（见图4）[4]。

图4 高铁转向架图片（图片来自网页4）

生产转向架的材料必须具有高强度和良好的耐磨性，只有满足上述要求，高铁才能安全运行。常用于生产转向架的材料包括优质碳素钢和耐候钢等材料。上述材料强度较高也具有一定的耐腐蚀性，此外高铁在运营期间，转向架与地面距离较小，更容易受到沙尘和泥水等介质的腐蚀，因此必须对转向架进行有效的防护处理，需要对转向架进行涂装工艺，也就是我们常说的涂漆，这项工艺主要是按照下面的流程进行，首先要对转向架进行表面处理，也就是采用机械设备将的转向架表面的油脂和氧化皮（经过之前的加工过程产生）清除，使它的表面洁净度和粗糙度达到规定标准。然后对转向架进行上漆，因为转向架的结构较为复杂，所以主要采用气体喷漆和无气喷漆工艺，最后对转向架进行后期处理，使其表面的漆料固化干燥，涂漆后的转向架如图5所示[5]。

图5 涂漆后的转向架图片（图片来自网页5）

转向架中唯一与铁轨接触的就是车轮，车轮在行驶过程中更容易遭受沙土和泥水等的腐蚀从而生锈（见图6）[6]，此外车轮把车辆承受的载荷传递到钢轨，在车辆拐弯与运行过程中，车轮承受复杂的应力作用。并且相比于传统列车，高铁的行驶速度更快，车轮与轨道间的摩擦更为严重，因此其车轮必须具有更高的强韧性和耐磨性，1998年德国ICE-1高速列车在行驶过程中发生脱轨事故，经调查发现，事故产生的原因就是所用车轮质量不合格，车轮在制造过程中夹杂物含量较高，导致其产生金属疲劳而断裂，金属疲劳，是指一些金属长时间承受远小于极限拉伸力的应力最终导致金属断裂，此次事件后，生产人员更加注意检测车轮内部是否存在疲劳缺陷。

图6 车轮发生腐蚀后的图片（图片来自网页6）

而任学冲等人发现车轮发生腐蚀后，会促进疲劳裂纹的萌生，显著降低车轮的疲劳极限，也就是说车轮在受到小于它发生疲劳的应力时也会失效[7]。

3 轨道

高铁的铁轨大多是高锰钢，它是是指含锰量在10%以上的合金钢，具有良好的强度和韧性。但是由于钢轨长期暴露在大气雨水环境下，会受到严重的腐蚀，表面常常会生锈，如图7所示[8]。特别是对于工业污染严重的城市，酸雨会使钢轨大气腐蚀更为严重，导致没有及时维护的钢轨表面会积累一层较厚的铁锈，这将严重影响铁轨与车轮之间的电导通，从而容易形成监测盲区，破坏铁路系统对于列车监控的有效性和准确性，尤其是在列车高速行驶的情况下，后果不堪设想[9]。因此维护人员在后期对钢轨进行及时的除锈和防锈处理十分重要。说到这里，大家就想问了那为什么不用不锈钢来替代高锰钢哪？这样钢轨不是就不会生锈了吗？因为相对于高锰钢来说不锈钢的价格较为高昂，而且不锈钢达不到钢轨所要求的强度，所以才没有使用不锈钢。

图7高铁铁轨生锈图片（图片来自网页8）

高铁在行驶过程中，噪音较小，是因为高铁轨道水泥枕、铁轨和地基间的连接处均以聚氨酯弹性体填隙和密封，高分子材料的应用使乘客在列车行驶过程中几乎感受不到颠簸感，但高分子材料在环境湿度和光照条件的作用下容易老化失效，因此需要维护人员定期检查维修。

综上所述，腐蚀与我们的生活和生产息息相关，在材料的生产过程和使用过程中，我们要考虑在其服役环境下，材料可能发生何种腐蚀作用？以方便维护人员进行重点检查，避免材料因发生腐蚀而导致严重事故的发生。

参考文献

[1] https://www.sohu.com

[2] https://view.inews.qq.com

[3] https://m.quanjing.com

[4] https://www.sohu.com

[5] https://baidu.com

[6] https://baidu.com

[7] 任学冲, 高建雨, 吴菲,等. 腐蚀对车轮钢疲劳极限的影响及含腐蚀车轮的安全评估[C]. 第十八届全国疲劳与断裂学术会议.

[8] http://www.ecorr.org

[9]郑皓. 探析高速铁路铁轨的奥秘[J]. 中国设备工程,2017(19):3.