《铁路车轮 第1部分：全截面化学成分测定及原位统计分布分析法》编制说明

1、工作简要过程，来源、主要参加单位和工作组成员

《铁路车轮第1部分：全截面化学成分测定及原位统计分布分

析法》源于国家重大科学仪器设备开发专项“双光源全自动大尺度偏

析度分析仪”（2017YFF6208）项目开发成果。该成果在中国工程院《高

速铁路轮轴国产化评价项目》中对高铁车轮进行了大量实验，根据这

些实验制定了本标准。

标准制定单位：钢铁研究总院，马鞍山钢铁股份有限公司，，钢研纳

克检测技术股份有限公司北京科技大学，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

标准起草人员：贾云海，袁良经，宋祖峰，于雷，张翘楚，张纯岩，

张圣坤，盛亮，刘庆斌，孙晓飞，李建强，张晓芬，李白冰，

2、标准化对象简要情况及制订标准的原则

超大尺寸金属样品成分原位分析技术是解决米级尺寸金属构件

或材料的全域成分偏析及夹杂物分析问题。采用全自动超大尺寸金属

原位分析系统，可分析构件表面尺寸长×宽为1000mm×500mm，突破

传统的以点分析代表表面分析、以小区域结果代表整体构件性能的局

限，对构件平面表面实现全覆盖表征，实现对材料整体的成分和夹杂

物分布分析表征，可进行高铁车轮车轴、航空发动机涡轮盘锻件、核

电管道等大尺寸金属构件的成分偏析度及夹杂物分析表征。系统基于

海量成分-位置信息，给出偏析度计算模型，达到测试结果可视化表

征。

目前没有针对高铁车轮大尺寸样品全截面化学成分测定及原位

统计分布分析标准。

3、请说明制修订标准与相关现有标准的主要区别，并填写下方主要

参数对比表。若采用了国际标准和国外先进标准，应当详细地说明采

用该标准的目的、意义，采用标准程度及理由，或与测试的国外样品

的有关数据对比情况等。

（1）请根据实际情况填写主要参数对比表，可适当添加或删减此表。

方法标准与相关国家主要参数对比表

T/CSTMLX9900

标准号GB/T-21834-2008

00712-2021

铁路车轮第1部分：全截中低合金钢多元素成

标准名称面化学成分测定及原位统分分布测定金属原位统

计分布分析法计分布分析法

覆盖动车组车轮D1和D2成常规中低合金钢成分范

分析范围

分范围围

在样品移动过程中，进

在样品移动过程中，进行单

原理行单火花光谱面扫描分

火花光谱面扫描分析

析

制样要求表面粗糙度Ra小于3.2um未作规定

环境温度25℃±5℃，同环境温度约25℃，同一

一标准化周期温度波动小标准化周期温度波动小

试验条件

于3°C，于3°C，相对湿度

相对湿度40°～70°40°～70°

仪器设备大尺寸金属偏析度分析仪金属原位分析仪

试剂材料金属材料金属材料

试验方法连续扫描光谱分析方法连续扫描光谱分析方法

试验结果偏析度、夹杂物等偏析度、夹杂物等

扫描激发痕迹正常；测量结

试验有效性判

果不超过室内再现性允许扫描激发痕迹正常

断

差。

4、标准主要内容

4.1测量范围

本标准规定了用金属原位统计分布分析法测定高铁车轮成分的分

布。本标准适用于测定表面长为50mm～1000mm，宽为50mm～500mm，

高度为30mm～300mm的金属材料测量区域。火车车轮通常分析其横截

面，动车组车轮钢牌号的各元素质量分数（熔炼成分）及测定范围见

表1。

表1

动车组车轮钢的各元素质量分数

测定元素测定范围，％（质量分数）

D1D2

碳0.50~0.560.48~0.580.01~1.5

硅0.17~0.40≤1.000.01~1.5

锰0.65~0.800.65~0.800.005~2.5

硫≤0.15≤0.150.002~0.07

磷≤0.15≤0.150.005~0.15

铬≤0.30≤0.300.01~5.0

镍≤0.30≤0.300.01~5.0

钼≤0.08≤0.080.01~1.0

铜≤0.30≤0.300.01~1.5

钒≤0.30≤0.300.01~1.0

铝≤0.04≤0.040.005~1.0

锡≤0.05≤0.05

砷≤0.05≤0.05

氮≤0.007≤0.007

氢≤0.00015≤0.00015

氧≤0.0015≤0.0015

4.2测量结果精密度判断

高铁车轮横截面原位分析，从表面制样到一次分析结束需要约

1.5～5小时，如果进行两次平行分析则需要一天时间。由于时间较

长，已经超出一般成分分析的重复性条件，相当于时间变化的中间精

密度（或室内再现性）条件。因此以中间精密度临界差Rw作为判断

重复分析的精密度临界值。

在5天内，对车轮截面分析10次，统计各个参数，用格拉布斯

95%置信度检验并剔除异常值。表2中给出了高铁车轮横截面两次测

量的各类参数的中间精密度临界差Rw。C2.5是95%置信区间下限；C97.5

是95%置信区间上限；-Ds是负偏析度；+Ds是正偏析度；Dc是统计

符合度。Rw(C2.5）)、Rw(C97.5)、Rw(-Ds)、Rw(+Ds)、Rw(Dc)分别是

以上参数在中间精密度条件下的临界差。对高铁车轮横截面两次平行

分析时，各指标两次分析差值应小于表中Rw值，超过Rw值的概率不

超过5%。

表2高铁车轮横截面两次测量的各参数的中间精密度临界差

统计符

95%置信负偏析95%置信正偏析

元平均含Rw(C）Rw(-Ds)Rw(C)Rw(+Ds)合度Rw(Dc)

C2.5度（-Ds）C97.5度(+Ds)

素量(%)2.5（%）（%）97.5（%）（%）（Dc）（%）

（%）（%）（%）（%）

（%）

C0.5180.4810.016-0.0710.0310.5590.0250.0780.04897.423.85

Si0.8480.8210.018-0.0320.0220.8750.0210.0320.02599.840.45

Mn0.7590.7270.006-0.0420.0080.7950.0090.0470.0121000.00

P0.0050.0050.001-0.0560.0560.0050.0010.0560.05698.610.63

Cr0.2380.2310.007-0.0290.0280.2440.0030.0230.01399.730.62

Ni0.1710.1550.016-0.0930.0920.1820.0080.0620.04799.730.66

Mo0.0140.0090.007-0.3520.3520.0190.0050.3240.32499.810.63

Cu0.0070.0030.003-0.5710.5710.0110.0060.5360.53699.970.11

V0.0450.0370.011-0.1760.1760.0510.0060.1400.12199.720.63

Al0.0110.0050.004-0.5900.3310.0200.0050.7680.47399.320.80

5、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预

期的经济效果等。

本标准方法在中国工程院《高速铁路轮轴国产化评价项目》中对

高铁车轮进行了大量实验，实验结果对判断果茶高铁车轮质量，以及

进一步改善提升工艺控制水平有很强的指导意义。

6、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系。

不违反现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准

7、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据。

无

8、标准水平建议，预期的社会经济效果。

本标准发布，将对大尺寸高铁车轮的偏析度及夹杂物分布有更准

确的认识