不(bu)銹鋼客車以其(qi)經濟耐(nai)用、美(mei)觀安(an)全等一系列優點,在時速200km以下的軌道交通中(zhong)有廣闊的應用前景。不(bu)銹鋼客車車貌,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。
通過對12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)C、Ni、N等成(cheng)分(fen)以(yi)(yi)及(ji)調質(zhi)輥壓的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響進行了研(yan)究(jiu),明(ming)確了C、N、Mn、Ni等含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)對拉(la)伸(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,并(bing)且認為(wei)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)在0.06%以(yi)(yi)下(xia)時(shi)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕就會(hui)變(bian)(bian)得緩慢(man),實施冷加(jia)工以(yi)(yi)后(hou)進行晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕敏化(hua)(hua)處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候敏感(gan)性(xing)會(hui)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia),所以(yi)(yi)有(you)(you)(you)必要將碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)進一步降(jiang)低(di)到0.03%以(yi)(yi)下(xia)。可(ke)有(you)(you)(you)效防止上述的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕或者晶(jing)界應力腐(fu)蝕斷裂,實現不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)化(hua)(hua)。進一步明(ming)確了奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)(wen)(wen)定度(du)[Ma(30)]與調質(zhi)輥壓后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延展以(yi)(yi)及(ji)屈服(fu)比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。通過奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)對022Cr17Ni7(301L)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析,搞清楚了下(xia)列問題(ti):拉(la)伸(shen)強(qiang)(qiang)度(du)在很大程度(du)上取決于(yu)應變(bian)(bian)致生馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang),并(bing)隨(sui)(sui)著(zhu)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)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)而(er)(er)(er)降(jiang)低(di);另外屈服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)幾乎不(bu)(bu)受(shou)Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,但會(hui)隨(sui)(sui)著(zhu)氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)而(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大,相反的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),延展性(xing)受(shou)Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響比較大,等等。12Cr17Ni7(301)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)會(hui)隨(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)以(yi)(yi)及(ji)氮(dan)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)而(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大,但氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用在奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相時(shi)是碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2倍。還(huan)有(you)(you)(you),拉(la)伸(shen)強(qiang)(qiang)度(du)隨(sui)(sui)著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)(wen)(wen)定度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升而(er)(er)(er)下(xia)降(jiang),同一奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)(wen)定度(du)隨(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)以(yi)(yi)及(ji)氮(dan)量(liang)(liang)(liang)(liang)而(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大;延展性(xing)隨(sui)(sui)著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)(wen)(wen)定度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升而(er)(er)(er)提高(gao);從耐腐(fu)蝕性(xing)和強(qiang)(qiang)度(du)兩方面(mian)來看最佳成(cheng)分(fen)是022Cr17Ni7N(301LN)。
為了改善耐(nai)晶間腐(fu)蝕開(kai)裂(lie),將碳量(liang)調(diao)(diao)整為0.03%以下,并(bing)通過氮的(de)(de)添加以及(ji)適當成分的(de)(de)比例調(diao)(diao)整開(kai)發出了能同時(shi)滿(man)足強(qiang)度需求(qiu)的(de)(de)022Cr17Ni7(301LN)鋼(gang),被(bei)軌道車(che)輛廣泛采用。
車輛底(di)座部位由于大量地進行電焊,而(er)022Cr17Ni7(301LN)這樣(yang)的硬材會因(yin)焊接而(er)導(dao)致強度的下降(jiang),所以不(bu)被(bei)采用。基(ji)于輕量化的考慮,開發出了(le)雙相不(bu)銹鋼Cr19Ni5Cu2N,確保焊接部分也(ye)不(bu)會軟化。
不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在軌(gui)道交通中(zhong)的應(ying)用(yong)前景(jing)廣闊,不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的需求量(liang)將(jiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)斷增(zeng)加。不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在軌(gui)道交通中(zhong)除(chu)用(yong)作車(che)站裝飾(shi)外,主要(yao)用(yong)于制造軌(gui)道車(che)輛。目前,半不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)車(che)體,用(yong)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)制造車(che)體的易腐蝕部件,如(ru)翻板(ban)、腳(jiao)蹬、枕(zhen)(zhen)外平(ping)地板(ban)、空調平(ping)臺平(ping)頂板(ban)、洗(xi)臉室(shi)臺面(mian)、水箱、污物(wu)箱、逆變器箱、充電器箱、直(zhi)流(liu)電源箱等(deng)(deng)。全(quan)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)客車(che)車(che)輛的車(che)體除(chu)牽枕(zhen)(zhen)等(deng)(deng)少量(liang)結構件用(yong)低合金鋼(gang)(gang)外,其余可(ke)全(quan)部用(yong)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)制造,鋼(gang)(gang)種為12CrNi7(301)和06Cr19Ni10(304)等(deng)(deng)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),每輛車(che)的不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)板(ban)材用(yong)量(liang)為9~10噸(dun)。
不銹(xiu)鋼(gang)車體(ti)用022Cr17Ni7(301L)和06Cr19Ni10(304)不銹(xiu)鋼(gang)冷軋板(其中301L不銹(xiu)鋼(gang)用量占(zhan)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(de)碳含(han)量<0.03%。
表6-8是機車車輛用不銹鋼牌(pai)號和性能要求。