不銹鋼(gang)客車以(yi)其經(jing)濟耐用(yong)、美(mei)觀(guan)安全(quan)等一(yi)系(xi)列優點,在時速200km以(yi)下的(de)軌道交通(tong)中有(you)廣闊(kuo)的(de)應用(yong)前景。不銹鋼(gang)客車車貌,見圖(tu)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(tong)(tong)過對12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)C、Ni、N等(deng)成分以(yi)(yi)(yi)(yi)及調質(zhi)輥(gun)(gun)壓的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)進行(xing)了(le)(le)研究,明確了(le)(le)C、N、Mn、Ni等(deng)含量(liang)(liang)對拉伸特征的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),并(bing)(bing)且認為(wei)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)在(zai)(zai)0.06%以(yi)(yi)(yi)(yi)下(xia)(xia)時(shi)晶(jing)間腐(fu)蝕就會(hui)變(bian)得緩慢,實施冷加(jia)工以(yi)(yi)(yi)(yi)后(hou)進行(xing)晶(jing)間腐(fu)蝕敏化(hua)(hua)處理(li)的(de)(de)(de)(de)時(shi)候敏感性會(hui)增(zeng)加(jia),所(suo)以(yi)(yi)(yi)(yi)有必要將(jiang)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)進一步降(jiang)低(di)(di)到0.03%以(yi)(yi)(yi)(yi)下(xia)(xia)。可有效防(fang)止(zhi)上(shang)述的(de)(de)(de)(de)晶(jing)間腐(fu)蝕或者晶(jing)界(jie)應(ying)力腐(fu)蝕斷裂(lie),實現不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)高強度(du)(du)(du)化(hua)(hua)。進一步明確了(le)(le)奧氏(shi)(shi)體(ti)穩(wen)定(ding)度(du)(du)(du)[Ma(30)]與調質(zhi)輥(gun)(gun)壓后(hou)的(de)(de)(de)(de)延(yan)展以(yi)(yi)(yi)(yi)及屈服比的(de)(de)(de)(de)關系(xi)。通(tong)(tong)過奧氏(shi)(shi)體(ti)對022Cr17Ni7(301L)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)拉伸特征的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)的(de)(de)(de)(de)分析(xi),搞清楚了(le)(le)下(xia)(xia)列問(wen)題:拉伸強度(du)(du)(du)在(zai)(zai)很大程(cheng)度(du)(du)(du)上(shang)取決于(yu)應(ying)變(bian)致生馬氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang),并(bing)(bing)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)Ni當(dang)量(liang)(liang)([Ni]+0.35[[Si]+0.4[Mn]+0.65[Cr]+12.6[C+N])的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)降(jiang)低(di)(di);另外屈服強度(du)(du)(du)幾乎不(bu)受(shou)Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),但會(hui)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)氮(dan)含量(liang)(liang)而(er)增(zeng)大,相(xiang)(xiang)反的(de)(de)(de)(de),延(yan)展性受(shou)Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)比較大,等(deng)等(deng)。12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)會(hui)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)以(yi)(yi)(yi)(yi)及氮(dan)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)而(er)增(zeng)大,但氮(dan)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)時(shi)是碳(tan)的(de)(de)(de)(de)2倍。還有,拉伸強度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)穩(wen)定(ding)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)上(shang)升而(er)下(xia)(xia)降(jiang),同(tong)一奧氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)以(yi)(yi)(yi)(yi)及氮(dan)量(liang)(liang)而(er)增(zeng)大;延(yan)展性隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)穩(wen)定(ding)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)上(shang)升而(er)提高;從耐腐(fu)蝕性和強度(du)(du)(du)兩方(fang)面(mian)來看(kan)最佳成分是022Cr17Ni7N(301LN)。
為了改善耐晶間腐蝕開裂,將碳量調(diao)整(zheng)為0.03%以下,并通過氮的添加以及適當成分的比例(li)調(diao)整(zheng)開發出了能同時滿足強度需求的022Cr17Ni7(301LN)鋼(gang),被軌道車輛廣(guang)泛采用。
車輛底座(zuo)部(bu)(bu)位由(you)于大量地進行電焊,而022Cr17Ni7(301LN)這樣的(de)硬(ying)材會因焊接而導致強度的(de)下(xia)降(jiang),所(suo)以不(bu)被采用。基于輕量化(hua)的(de)考慮(lv),開發出(chu)了(le)雙相不(bu)銹鋼(gang)Cr19Ni5Cu2N,確保焊接部(bu)(bu)分也(ye)不(bu)會軟化(hua)。
不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在軌(gui)(gui)道(dao)交通中的(de)應用(yong)前景廣闊,不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)需求量(liang)將不(bu)(bu)(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)。不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在軌(gui)(gui)道(dao)交通中除用(yong)作車(che)(che)站(zhan)裝飾外(wai)(wai),主要用(yong)于制(zhi)造軌(gui)(gui)道(dao)車(che)(che)輛(liang)。目前,半不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)車(che)(che)體(ti),用(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)造車(che)(che)體(ti)的(de)易腐蝕部(bu)件(jian),如(ru)翻板(ban)(ban)、腳(jiao)蹬、枕外(wai)(wai)平地板(ban)(ban)、空調平臺(tai)平頂板(ban)(ban)、洗臉室(shi)臺(tai)面、水(shui)箱(xiang)、污(wu)物箱(xiang)、逆(ni)變器箱(xiang)、充電(dian)器箱(xiang)、直(zhi)流電(dian)源箱(xiang)等(deng)。全(quan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)客車(che)(che)車(che)(che)輛(liang)的(de)車(che)(che)體(ti)除牽(qian)枕等(deng)少量(liang)結(jie)構件(jian)用(yong)低合(he)金鋼(gang)外(wai)(wai),其余可全(quan)部(bu)用(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)造,鋼(gang)種為(wei)12CrNi7(301)和(he)06Cr19Ni10(304)等(deng)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),每輛(liang)車(che)(che)的(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)材用(yong)量(liang)為(wei)9~10噸。
不(bu)銹(xiu)鋼車體用(yong)022Cr17Ni7(301L)和(he)06Cr19Ni10(304)不(bu)銹(xiu)鋼冷軋板(其中301L不(bu)銹(xiu)鋼用(yong)量占70%),材料(liao)和(he)等級分別是301L-LT、301L-DLT、301L-ST、301L-MT、301L-HT 和(he)06Cr19Ni10(304),要求022Cr17Ni7(301L)的碳含量<0.03%。
表6-8是機(ji)車車輛(liang)用不銹鋼牌(pai)號(hao)和(he)性能要(yao)求(qiu)。