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随着轨道车辆速度等级的不断提高、服役工况日趋复杂，材料应用技术快速进步，并不断向高强、轻量、耐磨、耐蚀方向延伸。材料应用体系日趋复杂，新材料应用空间巨大，面向应用场景的材料服役性能要求日益严苛，性能指标、轻量化水平逐步提高，连接难度进一步增大，新兴材料不断推动新型连接技术的工程化应用及服役安全评估，带动了轨道车辆的技术变革和产品升级换代。
轨道客车以载客为目的，是动车组、普通客车及城轨地铁的统称，通常车体采用碳素钢、不锈钢及铝合金三种材料。城轨地铁时速120km以下，多为高强度不锈钢材料，也有部分城市的车辆选择铝合金材料；普通客车时速120~200km，多为碳素钢材料；动车组因速度等级高，多采用轻量化铝合金材料。近几年来，磁悬浮作为一种新的载运工具，进入轨道客车家族之中，尤其是时速600km高速磁悬浮，必将推动轨道交通领域新一轮的技术革命，目前采用铝合金材料，未来拟采用纤维增强复合材料。不同材料车体技术指标对比情况见表1-1，轨道车辆车体材料应用情况以及发展趋势如图1-11、图1-12所示。
表1-1 不同材料车体技术指标对比
（续）
图1-11 轨道车辆车体材料应用情况
图1-12 材料发展趋势
（1）不锈钢车体 不锈钢车体（见图1-13）采用板梁组合、整体承载、高强度冷作硬化不锈钢焊接结构，端部底架为中厚板碳素钢焊接结构。目前采用电阻点焊工艺为主、辅以电弧MAG焊的工艺模式。车辆具有无涂装、免维护、耐蚀性好、安全性高及污染小的技术特点，同时存在气密性差、变形控制难度大，工装、模具数量多的不足，目前主要用于时速120km以下的城轨地铁领域。
图1-13 不锈钢地铁车辆
轨道车辆用不锈钢材料主要为301L超低碳高强度冷作硬化不锈钢薄板，常用厚度为0.6~5.0mm，部分指标需结合车辆制造特点进行严格控制，以保证材料良好的可加工性、结构承载及综合服役能力。不锈钢材料用于轨道客车制造，应重点控制板型精度、易成形性和焊接性三项指标，譬如同一批次不同位置及不同批次间不锈钢材料成分、组织及力学性能指标应稳定。目前，国产不锈钢材料缺乏面向运行环境的疲劳、耐蚀等服役性能数据，材料的成分、组织及性能的均匀性和稳定性有待提高。
（2）铝合金车体 铝合金车体采用通长中空薄壁型材插接结构，其底架为中厚铝板及型材的框架结构（见图1-14）；采用全自动MIG焊接，部分位置受空间所限辅以半自动MIG焊的工艺模式；具有工艺简单，自动化程度高，车体刚度、平面度、气密性、轻量化效果好的技术特点；但存在防火性差、型材挤压要求高的缺点；因此主要用于动车组车辆、部分城轨地铁。
图1-14 铝合金车体材料应用情况
铝合金车体采用5、6、7系型材及板材，常用厚度6.0mm以下。通过引进、消化、吸收再创新，已具备轨道车辆用铝合金材料的国产化能力，形成国家标准并在中国标准动车组中全面执行。三类材料应用的主要问题为5系材料强度低、6系材料接头软化、7系材料耐应力腐蚀能力有待提高等。因此需结合不同运用环境夯实材料服役性能数据，提升其综合服役能力及质量稳定性。
（3）碳素钢车体及构架 碳素钢车体及构架（见图1-15）多采用耐候钢和低合金高强度结构钢材料，强度低、重量大，耐蚀性能差，构架综合服役能力较差。碳素钢作为一种经济性、工艺性好的材料，其应用发展的方向为：力学性能、耐蚀性能需进一步提高，同时保证其良好的焊接性，以提升车辆的综合服役能力和轻量化水平。
图1-15 碳素钢车体及构架
（4）碳纤维车体 纤维增强复合材料尤其是碳纤维材料，以其高强、高耐候、轻量化的优异性能以及在航空、航天等领域的成熟应用，成为解决未来高铁及时速600km高速磁悬浮列车进一步高强度化、轻量化问题的绝佳选择。但其目前亟需解决的技术问题为：轨道车辆碳纤维材料的工程造价高，其性能评估、质量评价、损伤修复、检验检测以及连接技术体系尚未建立，技术研发滞后于轨道交通行业发展需求。碳纤维材料在轨道车辆中的应用实例如图1-16 所示。
目前，轨道货车材料主要为耐候钢，为了实现高速重载的目标，进入21世纪后，屈服强度级别为400MPa、450MPa、500MPa、550MPa的高强度耐候钢系列问世。其中Q450NQR1钢已经广泛应用于70t、80t级货车制造，为货车增加载重创造了条件。2005年开始，采用耐候性能更好的铝合金和TCS铁素体不锈钢制造的C80型和C80B型运煤专用敞车投入大秦线运用。高强度不锈钢、铝合金及碳纤维复合材料具备轻量化的工程特点，未来也将会是铁路货车的重要发展方向。
图1-16 碳纤维材料在轨道车辆中的应用实例
近些年，随着国内高速铁路的快速发展，轨道车辆用焊接材料的消耗量也呈现出快速增长的态势，主要为碳素钢、不锈钢、铝合金实芯焊丝，在车辆铜管焊接上使用了富银钎料、钎剂。在碳素钢车体和转向架中大量使用了国产焊接材料，由于不锈钢、铝合金对焊接材料的质量要求较高，国产焊接材料还不能很好地满足轨道车辆的焊接要求，所以现阶段几乎全部需要进口。现阶段主要使用的焊接材料见表1-2。
表1-2 轨道车辆焊接主要使用的焊接材料
① ㊀ 该标准已作废，但企业在实际应用中仍作为参考。书中其他作已废标准不再一一说明。
国内很多焊接材料产品标准等同采用国际焊接材料标准，与欧洲等工业发达国家的产品标准技术指标相同。在应用过程中，国外焊接材料制造商质量控制水平较高，其焊接材料质量水平高于国产焊接材料。国内焊接材料行业正在不断加大研发力度，但焊接材料质量稳定性有待进一步提升。
随着环保压力的日益增大，目前碳素钢焊丝也在不断转型，在保证品质的前提下，需要朝着绿色环保的方向去努力。国外无镀铜气体保护实芯焊丝生产已实现接近“零”污染排放，无镀铜实芯焊丝占实芯焊丝比例已达30%以上，国内无镀铜焊丝整体上应用比例还很低，同时存在质量不稳定等问题，也制约了无镀铜焊丝的应用和发展。