Deunydd rheilffordd trwm yw'r ffactor allweddol sy'n pennu perfformiad rheilffyrdd trwm. Mae gwahanol nodweddion materol yn cael effaith ddwys ar berfformiad rheilffyrdd trwm wrth gludo rheilffyrdd.
Dur rheilffordd trwm yw'r prif ddeunydd ar gyfer cynhyrchu rheilffyrdd trwm, ac mae gan ei gyfansoddiad cemegol ofynion amrediad llym. Mae'r cynnwys carbon (c) fel arfer rhwng {{{0}}. 65% a 0.75%. Mae carbon yn chwarae rhan hanfodol mewn dur, ac mae'n cael dylanwad pendant ar gryfder a chaledwch dur. O fewn yr ystod cynnwys benodol hon, gall carbon roi digon o gryfder i reiliau trwm eu galluogi i wrthsefyll y pwysau enfawr a gynhyrchir gan locomotifau a cherbydau sydd ar waith. Er enghraifft, wrth gludo rheilffyrdd trwm, gall pob trên gario degau o filoedd o dunelli. Mae angen i reiliau trwm ddibynnu ar y cryfder uchel a roddir gan garbon i gynnal pwysau mor enfawr a sicrhau na fydd y trac yn cael ei ddadffurfio na'i ddifrodi oherwydd pwysau gormodol.
Mae'r cynnwys manganîs (mn) yn gyffredinol yn {{{0}}. 8% i 1.0%. Gall ychwanegu manganîs wella cryfder a chaledwch dur yn sylweddol. Wrth gludo rheilffyrdd, nid yn unig y mae'n rhaid i reiliau trwm ddwyn pwysau statig cerbydau, ond hefyd mae'n rhaid iddynt ymdopi â'r llwythi effaith ddeinamig a gynhyrchir pan fydd y trên yn cychwyn, yn cyflymu, yn brecio, ac yn mynd trwy gromliniau. Gall y caledwch a wellir gan fanganîs sicrhau nad yw rheiliau trwm yn dueddol o dorri o dan amodau straen cymhleth, gan sicrhau diogelwch gweithrediad y trên. Er enghraifft, pan fydd trên cyflym yn mynd trwy gromlin, bydd y rheiliau trwm yn destun grymoedd ochrol mawr a grymoedd effaith. Gall y caledwch a wellir gan fanganîs alluogi'r rheiliau trwm i wrthsefyll y grymoedd allanol hyn yn effeithiol a lleihau achosion o glefydau trac.
Mae'r cynnwys silicon (SI) rhwng {{{0}}. 20% a 0.25%. Gall silicon wella dadocsidiad dur, cynyddu cryfder a chaledwch dur, a chael effaith gadarnhaol hefyd ar wrthwynebiad gwisgo rheiliau trwm. Yn ystod gweithrediad tymor hir y trên, bydd y ffrithiant aml rhwng yr olwynion a'r rheiliau trwm yn achosi gwisgo ar wyneb y rheiliau trwm. Mae silicon yn helpu i wella gwrthiant gwisgo rheiliau trwm ac ymestyn oes gwasanaeth rheiliau trwm. Gan gymryd y llinell gefnffyrdd rheilffordd brysur fel enghraifft, mae nifer fawr o drenau yn rhedeg bob dydd, ac mae wyneb y rheiliau trwm yn cael ei rwbio'n gyson. Gall silicon arafu cyfradd gwisgo'r rheiliau trwm, lleihau costau cynnal a chadw, a gwella economi cludo rheilffyrdd.
Wrth i gludiant rheilffordd ddatblygu tuag at gyflymder uchel a llwyth trwm, mae'r gofynion ar gyfer deunyddiau rheilffordd trwm hefyd yn cynyddu. Er mwyn cwrdd â'r gofynion uwch hyn, mae personél Ymchwil a Datblygu yn parhau i archwilio ac arloesi, gan fabwysiadu fformwlâu deunydd a phrosesau cynhyrchu newydd. Er enghraifft, trwy dechnoleg ficroalloying, mae olrhain symiau o elfennau aloi fel niobium, vanadium, a titaniwm yn cael eu hychwanegu at ddur rheilffordd trwm. Gall yr elfennau olrhain hyn fireinio'r grawn a gwella cryfder, caledwch a gwrthiant gwisgo rheiliau trwm yn sylweddol. Gall y deunydd rheilffordd trwm newydd ymdopi yn well ag effaith amledd uchel trenau cyflym a phwysau enfawr trenau llwyth trwm, i bob pwrpas yn ymestyn oes gwasanaeth rheiliau trwm, ac yn darparu gwarantau cadarn ar gyfer diogelwch ac effeithlonrwydd cludo rheilffyrdd. Mae nodweddion deunyddiau rheilffordd trwm yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad rheiliau trwm. Mae optimeiddio ac arloesi deunyddiau yn barhaus yn rym gyrru pwysig ar gyfer datblygu'r diwydiant rheilffordd yn gynaliadwy.