不(bu)銹鋼(gang)客車以(yi)其經(jing)濟耐(nai)用、美觀安全等一系(xi)列(lie)優(you)點,在(zai)時速200km以(yi)下的軌道交(jiao)通(tong)中(zhong)有廣闊的應用前景(jing)。不(bu)銹鋼(gang)客車車貌,見(jian)圖6-4。
軌道車輛的表皮使用了不銹鋼鋼帶,所以被稱為半不銹鋼(gang)車輛(或者表皮不銹鋼車輛)。車體為鋼制,外皮使用了06Cr19Ni10(304)制的鋼板。用不銹鋼板是代替涂層鋼板使用的,主要目的是為了解決車皮的腐蝕以及通過無涂層化來降低保養費用。作為軌道車輛用不銹鋼,美國當時使用了AISI 200系,尤其是12Cr17Mn6Ni5N(201)鋼作為外層鋼板,為了進一步加強車輛的輕量化、提高“免保養”的效果,出現了“全不銹鋼”的車輛,車的骨架也使用了不銹鋼。通過對影響12Cr17Ni7(301)鋼強度的調質輥壓、加工、焊接方法等進行改善,外表使用了06Cr19Ni10(304)或者12Cr17Ni7(301),并且進行波紋加工、排氣扇成形、焊接組裝等,除了底框的特殊部分,全都使用不銹鋼來制造。根據不銹鋼的不同鋼種,基于強度方面的考慮,全都采用12Cr17Ni7(301)冷軋帶鋼,電阻點焊的焊接熱影響不大,所以適合大多數情況下的焊接;但是局部組裝所使用的電弧焊接部分,由于使用環境的緣故以及用于清洗的清潔劑的原因,曾經發生過晶間腐蝕和晶界應力腐蝕斷裂。
通過對(dui)(dui)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)C、Ni、N等(deng)(deng)成分(fen)以(yi)及(ji)調(diao)質(zhi)輥(gun)壓的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)進(jin)行了(le)研究(jiu),明確了(le)C、N、Mn、Ni等(deng)(deng)含(han)量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)特(te)征的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),并(bing)且認(ren)為碳的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)在(zai)0.06%以(yi)下(xia)時晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕就會(hui)變(bian)得緩慢,實(shi)施冷加工(gong)以(yi)后(hou)進(jin)行晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕敏化處理的(de)(de)(de)(de)時候敏感性(xing)會(hui)增(zeng)加,所(suo)以(yi)有必要將碳的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)進(jin)一步降(jiang)低(di)到0.03%以(yi)下(xia)。可(ke)有效防止上述(shu)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕或者晶(jing)(jing)界應力腐(fu)蝕斷裂,實(shi)現不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)高強(qiang)度(du)化。進(jin)一步明確了(le)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)定(ding)度(du)[Ma(30)]與調(diao)質(zhi)輥(gun)壓后(hou)的(de)(de)(de)(de)延(yan)展(zhan)以(yi)及(ji)屈服比的(de)(de)(de)(de)關系(xi)。通過奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)對(dui)(dui)022Cr17Ni7(301L)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)特(te)征的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)的(de)(de)(de)(de)分(fen)析,搞清楚了(le)下(xia)列問題:拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)強(qiang)度(du)在(zai)很大程度(du)上取(qu)決于(yu)應變(bian)致生(sheng)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang),并(bing)隨(sui)著(zhu)(zhu)Ni當(dang)量(liang)(liang)(liang)([Ni]+0.35[[Si]+0.4[Mn]+0.65[Cr]+12.6[C+N])的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而降(jiang)低(di);另外(wai)屈服強(qiang)度(du)幾乎(hu)不(bu)(bu)受Ni當(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),但會(hui)隨(sui)著(zhu)(zhu)氮(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)而增(zeng)大,相反的(de)(de)(de)(de),延(yan)展(zhan)性(xing)受Ni當(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)比較大,等(deng)(deng)等(deng)(deng)。12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)會(hui)隨(sui)著(zhu)(zhu)碳以(yi)及(ji)氮(dan)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化而增(zeng)大,但氮(dan)的(de)(de)(de)(de)作用在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相時是碳的(de)(de)(de)(de)2倍。還有,拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)強(qiang)度(du)隨(sui)著(zhu)(zhu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)定(ding)度(du)的(de)(de)(de)(de)上升而下(xia)降(jiang),同一奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)度(du)隨(sui)著(zhu)(zhu)碳以(yi)及(ji)氮(dan)量(liang)(liang)(liang)而增(zeng)大;延(yan)展(zhan)性(xing)隨(sui)著(zhu)(zhu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)定(ding)度(du)的(de)(de)(de)(de)上升而提高;從耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)和強(qiang)度(du)兩方面來看最佳成分(fen)是022Cr17Ni7N(301LN)。
為了改善耐晶間腐蝕開裂,將碳量(liang)調(diao)整為0.03%以(yi)下,并通過氮的添加以(yi)及(ji)適當成分的比例調(diao)整開發出了能(neng)同(tong)時滿足強度需求的022Cr17Ni7(301LN)鋼,被軌(gui)道車輛(liang)廣泛采用。
車輛底(di)座部位(wei)由于大量地(di)進行電焊(han),而(er)022Cr17Ni7(301LN)這樣的(de)硬(ying)材會因(yin)焊(han)接而(er)導致強度(du)的(de)下降(jiang),所以不被采用。基于輕量化的(de)考慮,開發出了雙相不銹鋼Cr19Ni5Cu2N,確保焊(han)接部分(fen)也不會軟化。
不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在軌道(dao)交通中(zhong)的應(ying)用(yong)前景廣闊,不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的需求量(liang)將不(bu)斷增加。不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在軌道(dao)交通中(zhong)除用(yong)作車站裝飾外(wai),主(zhu)要用(yong)于制(zhi)造(zao)軌道(dao)車輛(liang)。目前,半不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)車體,用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)制(zhi)造(zao)車體的易腐(fu)蝕部(bu)件(jian),如翻板、腳(jiao)蹬、枕(zhen)外(wai)平(ping)地板、空調平(ping)臺(tai)平(ping)頂板、洗臉室臺(tai)面、水(shui)箱、污物箱、逆(ni)變(bian)器箱、充電器箱、直(zhi)流電源箱等。全不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)客車車輛(liang)的車體除牽枕(zhen)等少(shao)量(liang)結構件(jian)用(yong)低合金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)外(wai),其余可全部(bu)用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)制(zhi)造(zao),鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種為(wei)12CrNi7(301)和06Cr19Ni10(304)等不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),每輛(liang)車的不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)板材用(yong)量(liang)為(wei)9~10噸(dun)。
不銹(xiu)鋼(gang)車體用(yong)022Cr17Ni7(301L)和(he)06Cr19Ni10(304)不銹(xiu)鋼(gang)冷(leng)軋板(其中301L不銹(xiu)鋼(gang)用(yong)量占70%),材料和(he)等級分(fen)別是301L-LT、301L-DLT、301L-ST、301L-MT、301L-HT 和(he)06Cr19Ni10(304),要求022Cr17Ni7(301L)的(de)碳含量<0.03%。
表6-8是機車車輛用不銹鋼牌號和性(xing)能要求。