不銹鋼(gang)客(ke)車(che)以其經濟耐用、美觀安全等一系列優點,在時速200km以下的軌道交(jiao)通中(zhong)有廣闊的應(ying)用前景。不銹鋼(gang)客(ke)車(che)車(che)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(bu)銹(xiu)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(tong)過(guo)對12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)C、Ni、N等(deng)(deng)成分(fen)以及(ji)調(diao)質輥(gun)壓的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響進行了研(yan)究,明確了C、N、Mn、Ni等(deng)(deng)含量(liang)(liang)對拉伸(shen)(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響,并且認為碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)在(zai)0.06%以下時(shi)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕就會變(bian)得緩慢,實(shi)施冷(leng)加(jia)工以后(hou)進行晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕敏(min)化(hua)(hua)處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候敏(min)感(gan)性(xing)會增(zeng)加(jia),所以有必要(yao)將碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)進一(yi)步降低到0.03%以下。可有效防止上(shang)(shang)述的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕或者晶(jing)界應力腐(fu)蝕斷裂,實(shi)現不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)高強度(du)(du)(du)化(hua)(hua)。進一(yi)步明確了奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)穩定(ding)(ding)度(du)(du)(du)[Ma(30)]與調(diao)質輥(gun)壓后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)展以及(ji)屈服比(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)關系(xi)。通(tong)過(guo)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)對022Cr17Ni7(301L)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)拉伸(shen)(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析,搞清楚(chu)了下列問題(ti):拉伸(shen)(shen)強度(du)(du)(du)在(zai)很大程(cheng)度(du)(du)(du)上(shang)(shang)取決(jue)于應變(bian)致生(sheng)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang),并隨(sui)(sui)著(zhu)(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)(de)增(zeng)加(jia)而(er)降低;另外(wai)屈服強度(du)(du)(du)幾乎不受Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響,但會隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)氮含量(liang)(liang)而(er)增(zeng)大,相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)(de),延(yan)展性(xing)受Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響比(bi)較大,等(deng)(deng)等(deng)(deng)。12Cr17Ni7(301)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)會隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)碳(tan)以及(ji)氮量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)而(er)增(zeng)大,但氮的(de)(de)(de)(de)(de)作用在(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)時(shi)是(shi)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)2倍。還有,拉伸(shen)(shen)強度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)穩定(ding)(ding)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)(shang)升而(er)下降,同一(yi)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)碳(tan)以及(ji)氮量(liang)(liang)而(er)增(zeng)大;延(yan)展性(xing)隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)穩定(ding)(ding)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)(shang)升而(er)提高;從耐腐(fu)蝕性(xing)和(he)強度(du)(du)(du)兩方面(mian)來看最佳成分(fen)是(shi)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(xia),并通過(guo)氮的(de)添加(jia)以及適當成(cheng)分的(de)比例調(diao)整(zheng)開發(fa)出了能同時滿足強度需求的(de)022Cr17Ni7(301LN)鋼(gang),被軌道(dao)車輛(liang)廣泛(fan)采用。
車輛(liang)底(di)座(zuo)部位由于(yu)大量地進行電焊(han),而022Cr17Ni7(301LN)這樣的硬材會因焊(han)接(jie)(jie)而導致強度的下降,所以不被采用。基于(yu)輕量化(hua)的考慮,開(kai)發出了雙相(xiang)不銹鋼Cr19Ni5Cu2N,確保焊(han)接(jie)(jie)部分也(ye)不會軟化(hua)。
不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在軌(gui)道(dao)交通中的(de)(de)應用(yong)前景廣闊,不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)需求量將不(bu)(bu)(bu)(bu)斷增(zeng)加(jia)。不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在軌(gui)道(dao)交通中除用(yong)作車(che)(che)(che)站裝飾外(wai),主(zhu)要用(yong)于(yu)制(zhi)造軌(gui)道(dao)車(che)(che)(che)輛(liang)(liang)。目前,半不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)車(che)(che)(che)體,用(yong)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)制(zhi)造車(che)(che)(che)體的(de)(de)易腐蝕部件(jian),如翻(fan)板(ban)、腳蹬、枕(zhen)外(wai)平地板(ban)、空(kong)調平臺(tai)平頂板(ban)、洗臉室臺(tai)面、水(shui)箱(xiang)(xiang)、污物箱(xiang)(xiang)、逆(ni)變器箱(xiang)(xiang)、充電(dian)器箱(xiang)(xiang)、直流電(dian)源(yuan)箱(xiang)(xiang)等(deng)。全不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)客車(che)(che)(che)車(che)(che)(che)輛(liang)(liang)的(de)(de)車(che)(che)(che)體除牽(qian)枕(zhen)等(deng)少(shao)量結構件(jian)用(yong)低(di)合金(jin)鋼(gang)(gang)外(wai),其余可全部用(yong)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)制(zhi)造,鋼(gang)(gang)種為(wei)12CrNi7(301)和06Cr19Ni10(304)等(deng)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),每(mei)輛(liang)(liang)車(che)(che)(che)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)板(ban)材(cai)用(yong)量為(wei)9~10噸。
不(bu)銹(xiu)鋼車體用022Cr17Ni7(301L)和(he)06Cr19Ni10(304)不(bu)銹(xiu)鋼冷(leng)軋(ya)板(ban)(其中301L不(bu)銹(xiu)鋼用量占70%),材(cai)料和(he)等級(ji)分別是(shi)301L-LT、301L-DLT、301L-ST、301L-MT、301L-HT 和(he)06Cr19Ni10(304),要求(qiu)022Cr17Ni7(301L)的碳(tan)含量<0.03%。
表6-8是機車(che)車(che)輛用不銹(xiu)鋼牌(pai)號和(he)性能(neng)要求。