不(bu)銹鋼(gang)客車(che)(che)以其經濟耐(nai)用、美觀安全等一系列優點,在(zai)時速(su)200km以下的軌道交通中有廣闊的應用前景。不(bu)銹鋼(gang)客車(che)(che)車(che)(che)貌,見圖6-4。
軌道車輛的表皮使用了不銹鋼鋼帶,所以被稱為半不(bu)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12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)C、Ni、N等成(cheng)(cheng)分(fen)以(yi)(yi)(yi)(yi)及調(diao)質(zhi)輥(gun)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)進行了(le)研(yan)究,明(ming)確了(le)C、N、Mn、Ni等含量對拉(la)伸(shen)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang),并(bing)且認為碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量在0.06%以(yi)(yi)(yi)(yi)下(xia)時(shi)晶間腐蝕就會(hui)(hui)變(bian)得緩慢,實施冷加工以(yi)(yi)(yi)(yi)后(hou)進行晶間腐蝕敏化處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候敏感性會(hui)(hui)增(zeng)加,所以(yi)(yi)(yi)(yi)有必(bi)要將(jiang)碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量進一(yi)(yi)步降低(di)到0.03%以(yi)(yi)(yi)(yi)下(xia)。可有效防止上述的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶間腐蝕或者晶界應(ying)力腐蝕斷裂,實現不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)化。進一(yi)(yi)步明(ming)確了(le)奧(ao)氏(shi)體穩(wen)定度(du)(du)(du)[Ma(30)]與調(diao)質(zhi)輥(gun)壓(ya)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)展以(yi)(yi)(yi)(yi)及屈(qu)服(fu)比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。通過(guo)奧(ao)氏(shi)體對022Cr17Ni7(301L)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析,搞清楚了(le)下(xia)列問題:拉(la)伸(shen)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)在很大(da)(da)程度(du)(du)(du)上取決于(yu)應(ying)變(bian)致(zhi)生馬氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量,并(bing)隨(sui)(sui)著Ni當(dang)量([Ni]+0.35[[Si]+0.4[Mn]+0.65[Cr]+12.6[C+N])的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而(er)降低(di);另外屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)幾(ji)乎(hu)不受(shou)Ni當(dang)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang),但會(hui)(hui)隨(sui)(sui)著氮(dan)含量而(er)增(zeng)大(da)(da),相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),延(yan)展性受(shou)Ni當(dang)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)比較(jiao)大(da)(da),等等。12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)會(hui)(hui)隨(sui)(sui)著碳以(yi)(yi)(yi)(yi)及氮(dan)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化而(er)增(zeng)大(da)(da),但氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用在奧(ao)氏(shi)體相(xiang)時(shi)是碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2倍。還有,拉(la)伸(shen)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)著奧(ao)氏(shi)體穩(wen)定度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升而(er)下(xia)降,同(tong)一(yi)(yi)奧(ao)氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)著碳以(yi)(yi)(yi)(yi)及氮(dan)量而(er)增(zeng)大(da)(da);延(yan)展性隨(sui)(sui)著奧(ao)氏(shi)體穩(wen)定度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升而(er)提高;從耐腐蝕性和強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)兩方面來看最佳成(cheng)(cheng)分(fen)是022Cr17Ni7N(301LN)。
為了改善耐晶間腐蝕開(kai)裂,將碳(tan)量(liang)調(diao)(diao)整(zheng)為0.03%以下,并通過氮的添加以及適當成(cheng)分的比(bi)例調(diao)(diao)整(zheng)開(kai)發(fa)出了能同時滿足強度(du)需求(qiu)的022Cr17Ni7(301LN)鋼,被軌道車輛廣泛采(cai)用。
車輛底座部(bu)位由(you)于大量地進行電焊,而022Cr17Ni7(301LN)這樣的硬材會因焊接而導致強度(du)的下降,所以不被采用。基于輕量化的考慮,開發出(chu)了雙相(xiang)不銹鋼(gang)Cr19Ni5Cu2N,確保焊接部(bu)分也不會軟化。
不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在軌道(dao)(dao)交通中的應用(yong)前景廣闊,不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的需求量(liang)(liang)將(jiang)不(bu)(bu)斷增(zeng)加。不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在軌道(dao)(dao)交通中除用(yong)作車(che)(che)站裝(zhuang)飾外,主要用(yong)于制(zhi)造軌道(dao)(dao)車(che)(che)輛。目前,半不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)車(che)(che)體(ti),用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)造車(che)(che)體(ti)的易腐蝕(shi)部件,如翻(fan)板(ban)(ban)、腳蹬、枕外平(ping)地板(ban)(ban)、空調平(ping)臺平(ping)頂板(ban)(ban)、洗臉室(shi)臺面、水箱(xiang)、污(wu)物箱(xiang)、逆變(bian)器箱(xiang)、充電器箱(xiang)、直流電源箱(xiang)等(deng)(deng)。全不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)客車(che)(che)車(che)(che)輛的車(che)(che)體(ti)除牽枕等(deng)(deng)少量(liang)(liang)結構件用(yong)低合金鋼(gang)外,其(qi)余可全部用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)造,鋼(gang)種為12CrNi7(301)和06Cr19Ni10(304)等(deng)(deng)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),每輛車(che)(che)的不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)板(ban)(ban)材(cai)用(yong)量(liang)(liang)為9~10噸。
不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼車體用022Cr17Ni7(301L)和06Cr19Ni10(304)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼冷軋(ya)板(其(qi)中301L不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼用量占70%),材料和等級分別是301L-LT、301L-DLT、301L-ST、301L-MT、301L-HT 和06Cr19Ni10(304),要求022Cr17Ni7(301L)的碳含量<0.03%。
表6-8是機(ji)車車輛用不銹鋼牌號和性(xing)能要求。