不(bu)銹鋼(gang)客車以其經濟耐用(yong)、美觀安(an)全等(deng)一(yi)系列(lie)優(you)點(dian),在時速200km以下的(de)軌(gui)道交通中有廣闊的(de)應(ying)用(yong)前景。不(bu)銹鋼(gang)客車車貌(mao),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。
通過(guo)對(dui)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)C、Ni、N等(deng)成分以(yi)及調質輥壓的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響進行了(le)研究,明(ming)確了(le)C、N、Mn、Ni等(deng)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)對(dui)拉伸(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,并(bing)且認為碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)在0.06%以(yi)下(xia)時(shi)晶間(jian)腐蝕(shi)就會(hui)(hui)變得緩慢(man),實施冷加工以(yi)后進行晶間(jian)腐蝕(shi)敏(min)化處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候敏(min)感性(xing)會(hui)(hui)增(zeng)加,所(suo)以(yi)有必要將碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)進一步(bu)降低到(dao)0.03%以(yi)下(xia)。可有效防止上(shang)述的(de)(de)(de)(de)(de)晶間(jian)腐蝕(shi)或者(zhe)晶界應(ying)力腐蝕(shi)斷裂,實現不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)強(qiang)度(du)(du)化。進一步(bu)明(ming)確了(le)奧(ao)氏體穩定度(du)(du)[Ma(30)]與調質輥壓后的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)展以(yi)及屈(qu)服比(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)關系。通過(guo)奧(ao)氏體對(dui)022Cr17Ni7(301L)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)拉伸(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)分析,搞清楚了(le)下(xia)列問(wen)題:拉伸(shen)強(qiang)度(du)(du)在很大程度(du)(du)上(shang)取(qu)決于應(ying)變致生馬(ma)氏體的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang),并(bing)隨(sui)(sui)著Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)([Ni]+0.35[[Si]+0.4[Mn]+0.65[Cr]+12.6[C+N])的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而(er)降低;另外屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)幾乎不(bu)受(shou)(shou)Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,但會(hui)(hui)隨(sui)(sui)著氮(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)大,相(xiang)(xiang)反(fan)的(de)(de)(de)(de)(de),延(yan)展性(xing)受(shou)(shou)Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響比(bi)較大,等(deng)等(deng)。12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)會(hui)(hui)隨(sui)(sui)著碳(tan)以(yi)及氮(dan)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)變化而(er)增(zeng)大,但氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)作用在奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)時(shi)是(shi)(shi)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)2倍。還有,拉伸(shen)強(qiang)度(du)(du)隨(sui)(sui)著奧(ao)氏體穩定度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升而(er)下(xia)降,同一奧(ao)氏體的(de)(de)(de)(de)(de)穩定度(du)(du)隨(sui)(sui)著碳(tan)以(yi)及氮(dan)量(liang)(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)大;延(yan)展性(xing)隨(sui)(sui)著奧(ao)氏體穩定度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升而(er)提高(gao);從耐腐蝕(shi)性(xing)和(he)強(qiang)度(du)(du)兩(liang)方面來看(kan)最佳成分是(shi)(shi)022Cr17Ni7N(301LN)。
為(wei)了(le)改善耐晶間腐蝕(shi)開(kai)裂(lie),將碳量調(diao)整為(wei)0.03%以(yi)下(xia),并通過氮的(de)添(tian)加以(yi)及(ji)適當(dang)成分的(de)比例(li)調(diao)整開(kai)發出了(le)能同(tong)時滿足強度(du)需(xu)求的(de)022Cr17Ni7(301LN)鋼,被軌道車輛廣泛采(cai)用。
車輛底座部位由于大量地進行電焊,而022Cr17Ni7(301LN)這樣的(de)硬材(cai)會(hui)(hui)因焊接而導(dao)致強度的(de)下降,所以不(bu)被采用。基于輕量化的(de)考慮,開發出了雙相不(bu)銹鋼Cr19Ni5Cu2N,確保焊接部分(fen)也不(bu)會(hui)(hui)軟化。
不銹鋼(gang)(gang)在軌道交通(tong)中的(de)(de)應用(yong)前(qian)景(jing)廣闊,不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)需求量(liang)將(jiang)不斷增(zeng)加。不銹鋼(gang)(gang)在軌道交通(tong)中除用(yong)作車(che)(che)站裝飾外(wai),主要用(yong)于制(zhi)造軌道車(che)(che)輛(liang)。目前(qian),半不銹鋼(gang)(gang)車(che)(che)體,用(yong)不銹鋼(gang)(gang)制(zhi)造車(che)(che)體的(de)(de)易腐蝕(shi)部件,如(ru)翻板、腳蹬、枕外(wai)平(ping)地板、空調(diao)平(ping)臺平(ping)頂板、洗臉室臺面、水箱、污物箱、逆變器(qi)箱、充電器(qi)箱、直流電源箱等(deng)(deng)。全不銹鋼(gang)(gang)客車(che)(che)車(che)(che)輛(liang)的(de)(de)車(che)(che)體除牽枕等(deng)(deng)少(shao)量(liang)結構件用(yong)低合金鋼(gang)(gang)外(wai),其余可全部用(yong)不銹鋼(gang)(gang)制(zhi)造,鋼(gang)(gang)種(zhong)為(wei)12CrNi7(301)和06Cr19Ni10(304)等(deng)(deng)不銹鋼(gang)(gang),每輛(liang)車(che)(che)的(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)板材(cai)用(yong)量(liang)為(wei)9~10噸(dun)。
不(bu)銹(xiu)鋼車(che)體(ti)用(yong)022Cr17Ni7(301L)和06Cr19Ni10(304)不(bu)銹(xiu)鋼冷軋(ya)板(其(qi)中301L不(bu)銹(xiu)鋼用(yong)量占70%),材料和等級分別是(shi)301L-LT、301L-DLT、301L-ST、301L-MT、301L-HT 和06Cr19Ni10(304),要求022Cr17Ni7(301L)的碳(tan)含量<0.03%。
表(biao)6-8是機車車輛用不(bu)銹鋼牌號和性能(neng)要求。