《铁路车轴 全截面化学成分测定原位统计分布分析》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

《铁路车轴全截面化学成分测定及原位统计分布分析》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，钢研纳克检测技术股份有限公司，马

鞍山钢铁股份有限公司，北京科技大学，山西太钢不锈钢股份有限公

司，晋西车轴股份有限公司，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，于雷，张翘楚，张纯岩，张圣坤，

盛亮，刘庆斌，孙晓飞，宋祖峰，，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，可进行高铁车轴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轴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

00718-2021

中低合金钢多元素成

铁路车轴全截面化学成分

标准名称分分布测定金属原位统

测定及原位统计分布分析

计分布分析法

覆盖动车组车轮DZ1和DZ2常规中低合金钢成分范

分析范围

成分范围围

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

本标准适用于测定表面长为50mm～1000mm，宽为50mm～500mm，

高度为50mm～300mm的金属构件。高铁车轴或轴坯总长约2000mm，

轴直径或方坯边长在150mm～250mm之间。动车组车轴钢DZ1和DZ2

的牌号各元素质量分数范围及系统的测定范围见表1。

表1动车组车轴钢各元素质量分数范围及系统的测定范围

动车组车轴钢各元素质量分

测定范围，％（质量分

测定元素数

数）

DZ1DZ2

C0.22～0.290.24～0.320.01～1.5

Si0.17～0.370.20～0.400.01～1.5

Mn0.60～0.800.60～0.900.005～2.5

P≤0.15≤0.100.002～0.07

S≤0.10≤0.100.005～0.15

Cr0.95～1.200.90～1.200.01～5.0

Mo0.20～0.300.20～0.300.01～1.0

Ni0.15～0.300.50～1.500.01～5.0

V0.02～0.06≤0.060.01～1.0

Al0.01～0.0400.010～0.040.005～1.0

Cu≤0.20≤0.200.01～1.5

4.2测量结果精密度判断

铁路车轴或轴坯横截面原位分析，从表面制样到一次分析结束需

要约3.5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，对高铁车轴横截面分析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。对车轴或轴坯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车轴及轴坯纵截面测试各元素的临界差

统计符

95%置信负偏析95%置信正偏析

元平均含Rw(C2.5）Rw(-Ds)Rw(C97.5)Rw(+Ds)合度Rw(Dc)

C2.5度（-Ds）C97.5度(+Ds)

素量(%)（%）（%）（%）（%）（Dc）（%）

（%）（%）（%）（%）

（%）

C0.2860.2840.002-0.160.150.2870.0010.140.13100.000.00

Si0.2950.2830.005-1.280.500.3090.0081.520.8199.970.08

Mn0.6940.6730.003-2.060.290.7120.0062.120.6699.990.06

P0.0050.0020.001-0.350.140.0080.0030.350.1599.870.40

S0.0030.0020.001-0.120.100.0040.0020.110.15100.000.00

Cr1.1031.0760.004-2.680.361.1260.0072.550.6799.920.14

Mo0.2400.2190.015-2.161.480.2590.0142.272.0899.890.37

Ni1.0411.0030.018-3.791.811.0710.0113.561.53100.000.00

V0.0330.0110.008-2.220.770.0550.0092.420.8798.262.9

Al0.0310.0250.009-0.660.690.0470.0071.791.0594.412.9

Cu0.0370.0260.017-1.111.730.0470.0171.131.66100.000.00

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，实验结果对判断高铁车轴及轴坯质量，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。