《铁路轨道用钢：创新与实践》主要介绍了作者科研团队30多年来耕耘在铁路轨道用钢方面的创新与实践成果。其创新之处在于：可用于制造铁路辙叉和钢轨的纳米孪晶奥氏体钢、纳米珠光体钢、超细贝氏体钢、超细马氏体钢等新钢种设计及其冶炼、铸造、轧制、锻造、焊接和热处理等冶金全流程技术方面的研究成果，其中，部分成果已在铁路线路上获得了很好的应用效果。同时，简略介绍了各类商业铁路轨道用钢的现状和进展。
《铁路轨道用钢：创新与实践》共分6篇32章，包括奥氏体钢篇、珠光体钢篇、贝氏体钢篇、马氏体钢篇、铁路轨道服役条件和用钢选择篇、材料计算科学在轨道用钢研究中的应用篇。
《铁路轨道用钢：创新与实践》可供从事铁路轨道钢研究和生产的高等学校、科研院所、相关企业科研人员和工程技术人员参考。
近二十多年来，我国铁路飞速发展。至2021年底，全国铁路营业里程突破15万公里，约占世界的10%。其中，高铁超过4万公里，约占世界的70%。《新时代交通强国铁路先行规划纲要》明确：到2035年，全国铁路网运营里程达到20万公里左右，其中，高铁7万公里左右。铁路轨道将在祖国大地上构筑起钢筋铁骨。我国铁路现已形成高速度、大轴重、高密度并举的局面，同时，铁路线路不断延伸到高海拔、极寒冷、重腐蚀等严酷环境地区。这无疑对铁路轨道的使用性能提出了更高的要求，亟须提升铁路轨道用钢的硬度、强度、塑性、韧性，以及耐磨性、耐蚀性、耐低温和抗疲劳等综合性能，从而延长铁路轨道服役年限，并且保证铁路运输的安全。高速、重载轨道交通用钢是我国面向2035的新材料强国战略的先进基础材料之一，而铁路轨道用钢是高速、重载轨道交通用钢中最重要的组成部分。
铁路轨道主要由钢轨和辙叉组成，目前，国内钢轨每年需求量大约300万吨、出口量大约50万吨，国内辙叉每年需求量大约4万组、出口量大约1万组。因此，铁路轨道用钢已经是高品质结构钢家族中重要的组成部分，其重要性越来越凸显。
本书著者张福成教授30年来一直从事铁路轨道用钢基础科学及其冶金全流程技术方面的研究工作。20年前，他发明的高锰钢辙叉与高碳珠光体钢轨焊接用钢及相应焊接技术，解决了当时我国铁路发展中一项卡脖子技术难题，为后来我国实现高速、重载、跨区间无缝线路的技术跨越创造了条件。他们从基础研究出发，聚焦钢中界面科学问题，发现了铁路轨道用钢磨损和疲劳破坏的关键控制因素及提高性能的技术路径。发现了氮+碳促进奥氏体钢形变纳米孪晶的形成，铝显著降低高强度贝氏体钢的氢脆敏感性，增铬降锰提高珠光体的形核率，铝+硅细化珠光体和贝氏体组织等系列基础科学规律。在此基础上，发明了多项关键技术，包括：铁路轨道用纳米孪晶高锰奥氏体钢新钢种及其吹氮精炼和重稀土微合金化技术，高致密铸造和选择性锻造技术，高频冲击预硬化技术等；铁路轨道用超细贝氏体新钢种和在线控轧控冷和残余奥氏体控形、控量、控性技术，贝氏体快速相变和性能稳定控制技术等；铁路轨道用纳米珠光体新钢种和控轧控冷技术；铁路轨道用超细马氏体新钢种和残余内应力控制技术。
同时，该团队多项技术成果在铁路行业企业实现广泛的工业化应用。利用这些技术成果制造的纳米孪晶高锰钢辙叉平均使用寿命比原有技术提高1倍以上；制造的超细贝氏体辙叉寿命比原有技术提高50%，通过大幅度延长铁路轨道的使用寿命，减少了铁路轨道用钢的使用量，践行了钢铁绿色发展的理念，技术成果产品广泛地应用在我国并出口美国、丹麦、澳大利亚、韩国等二十多个国家。
张福成教授科研团队取得的以上研究成果构成了本书的内容。同时，他有选择地少量收集、整理了国内外关于铁路轨道用钢方面的其他作者的最新研究成果作为补充，并简略介绍了各类商业用铁路轨道用钢的现状和进展。本书内容丰富，共6篇32章120余万字，包括：奥氏体钢篇、珠光体钢篇、贝氏体钢篇、马氏体钢篇、铁路轨道服役条件和用钢选择篇、材料计算科学在轨道用钢研究中的应用篇。
张福成教授的这部《铁路轨道用钢——创新与实践》著作是目前国内外这一领域少有的专著。该书是专门关于铁路轨道用钢及其冶金全流程技术方面的著作，可供从事铁路轨道用钢的研究人员和工程技术人员参考。它的出版对推动我国轨道用钢的高质量发展具有重要意义。
希望我们钢铁人共同努力，力争为国家淬炼钢筋铁骨、铸锻钢铁脊梁！
目录第1篇奥氏体钢引言31轨道用CMn变量高锰钢81．1化学成分、组织和性能81．1．1不同碳含量高锰钢91．1．2不同锰含量高锰钢151．2疲劳性能221．2．1拉压疲劳性能221．2．2滚动接触疲劳性能442轨道用CN强化高锰钢512．1化学成分、组织和性能512．2耐磨性能602．3疲劳性能702．4耐蚀性能802．4．1海水介质中耐蚀性能812．4．2酸性介质中耐蚀性能862．4．3碱性介质中耐蚀性能933轨道用NCr强化高锰钢993．1化学成分、组织和性能1003．2耐磨性能1083．3疲劳性能1113．4耐蚀性能1203．5氮含量调控1253．5．1冶炼增氮热力学1253．5．2冶炼增氮动力学1283．5．3凝固稳氮动力学1333．5．4增氮冶炼工艺1353．6热加工性能1384轨道用高锰钢的预硬化1454．1滚压预硬化1454．1．1预硬化工艺1454．1．2微观组织和力学性能1464．1．3疲劳性能1534．2爆炸预硬化1614．2．1预硬化工艺1614．2．2微观组织和力学性能1624．2．3预硬化机制1684．2．4预硬化对高锰钢的损伤1724．3高频冲击预硬化1794．3．1预硬化工艺1794．3．2预硬化机制1834．3．3变形高锰钢纳米化机制1894．3．4纳米晶高锰钢力学行为1964．4感应加热预硬化2004．5时效预硬化2045轨道用高锰钢超细结晶组织调控2085．1选择性热变形对高锰钢再结晶组织的影响2085．2高压脉冲电流对高锰钢凝固组织的影响2195．3高压脉冲电流对高锰钢再结晶组织的影响2275．4超高压力对高锰钢凝固组织的影响2306轨道用低碳CrNiMnMo奥氏体钢2346．1奥氏体铁素体双相钢2366．2奥氏体单相钢2396．3奥氏体单相钢的组织和性能调控2407高锰钢辙叉的失效2527．1失效形式2527．2失效机理2597．2．1微观组织和力学性能2597．2．2高锰钢纳米晶化热力学2787．2．3水平裂纹形成机理2828奥氏体轨道钢的应用2878．1应用概况2878．2重载铁路上的应用2928．2．1高锰钢辙叉洁净冶炼工艺2928．2．2高锰钢辙叉增氮稳氮工艺3108．2．3高锰钢辙叉选择性锻造工艺3138．2．4高锰钢辙叉高频冲击预硬化工艺3168．2．5纳米孪晶高锰钢辙叉应用效果3178．3高速铁路上的应用322
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