（1）鋁熱焊法的發展

20世紀以來，世界各國都在發展和推廣無縫線路，特别是近年來，為了适應高速線路發展的需要，一般都采用無縫線路。鐵路線路改鋪無縫線路後，可以提高列車運行速度，改善列車運行條件，減少維修工作量，延長設備使用壽命，并可使行車平穩，旅客舒适。

鋁熱焊法應用于鐵路線路的長鋼軌焊接，1924年始于德國。鋁熱焊法已被認為是一種具有高效率的快速焊接法，因此已為許多國家所采用。我國1960年後也開始成批地生産鋼軌鋁熱焊劑，進行聯合焊接。

鋁熱焊法不僅使用在鐵路方面，現在它在其它部門也得到了越來越廣泛的應用，如基建部門利用它焊接天車軌道等。

鋁熱焊接的化學原理，是利用活動性較強的金屬能夠把活動性較弱的金屬從它的氧化物中還原出來的原理。因為鋁在足夠高的溫度下有較強的活動性，它可以從很多重金屬的氧化物中奪取氧，而把重金屬還原出來。例如鋁能把鐵、钛、釩、鉻、錳、鎢等從它們的氧化物中還原出來，同時放出大量的熱，溫度可達2500～3500℃，從而使這些金屬成為液态。

鋁熱法焊接鐵軌

鋁熱焊接鋼軌基本原理的主要化學方程式是：

3FeO 2Al=3Fe Al₂O₃ ΔH= -834.9 kJ /mol

Fe₂O₃ 2Al=2Fe Al₂O₃ ΔH= -829.9 kJ /mol

3Fe₃O₄ 8Al=9Fe 4Al₂O₃ ΔH= -3236.3 kJ /mol

為了獲得優質的鋁熱鋼，根據不同要求，在鋁熱焊劑中可加入石墨粉（調整碳的含量）和一些合金元素如錳、矽、钛、钼等。

鋁熱焊劑的質量跟鋁熱焊劑的組成材料及配方有關。鋁熱焊劑的組成可分為三部分：

①鋁熱焊劑的重要組成部分

鋁粉 它主要起還原氧化鐵的作用。

氧化鐵 它一方面可供給反應時需要的氧，産生大量熱量，另一方面，還原的鐵可作為焊接的填充金屬。氧化鐵包括FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄三種成分。一般要求含FeO的量在60％（質量分數）左右，其餘為Fe₂O₃和Fe₃O₄。磷、硫含量需在0.05％（質量分數）以下。

鐵釘頭 為了控制鋁熱鋼水溫度（不使溫度過高以節省能源）和增加鋼水生成量，在鋁熱焊劑中要加入适量的鐵釘頭（制釘廠的下腳料）。

鐵合金 為了提高焊縫的強度和硬度，在鋁熱焊劑中，要加入一定量的鐵合金，如錳鐵、矽鐵或其它鐵合金。

石墨 為了調整碳的含量，需要加入少量石墨。

②鋁熱焊劑的輔助材料

輔助材料主要有鎂、石棉闆、坩埚、堵口釘、鐵帽等。

③鋁熱焊劑的引燃劑——高溫火柴

高溫火柴燃燒的溫度在1000℃以上，它是由鋁粉、鎂粉和粘結劑等制成。高溫火柴由引燃層和高溫層組成，把引燃層擦燃後，即引燃高溫層發生劇烈燃燒，産生高溫，把鋁熱焊劑引燃。