不(bu)銹(xiu)鋼客(ke)車以其(qi)經濟耐(nai)用(yong)(yong)、美(mei)觀(guan)安全(quan)等一系列優點,在時速200km以下的軌道交通中有廣闊的應(ying)用(yong)(yong)前景。不(bu)銹(xiu)鋼客(ke)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(xiu)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(dui)(dui)12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)C、Ni、N等(deng)成分以及(ji)(ji)調質輥壓的(de)(de)(de)影響(xiang)進(jin)行了(le)研究,明確了(le)C、N、Mn、Ni等(deng)含量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)拉(la)(la)伸(shen)特征的(de)(de)(de)影響(xiang),并(bing)(bing)且(qie)認為碳的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)在0.06%以下時晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)就(jiu)會變得緩慢,實(shi)施冷加工以后進(jin)行晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)敏化(hua)處理的(de)(de)(de)時候敏感性(xing)會增(zeng)(zeng)加,所(suo)以有必要將(jiang)碳的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)進(jin)一步降(jiang)低到0.03%以下。可有效(xiao)防(fang)止上(shang)述的(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)或者晶(jing)界應力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂,實(shi)現不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)高強度(du)(du)化(hua)。進(jin)一步明確了(le)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)(wen)定度(du)(du)[Ma(30)]與(yu)調質輥壓后的(de)(de)(de)延(yan)展(zhan)以及(ji)(ji)屈服比的(de)(de)(de)關系。通過奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)對(dui)(dui)022Cr17Ni7(301L)鋼(gang)的(de)(de)(de)拉(la)(la)伸(shen)特征的(de)(de)(de)影響(xiang)的(de)(de)(de)分析,搞清楚了(le)下列問題:拉(la)(la)伸(shen)強度(du)(du)在很(hen)大(da)程度(du)(du)上(shang)取決于應變致生馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang),并(bing)(bing)隨著(zhu)Ni當量(liang)(liang)(liang)([Ni]+0.35[[Si]+0.4[Mn]+0.65[Cr]+12.6[C+N])的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加而(er)降(jiang)低;另外屈服強度(du)(du)幾乎不(bu)(bu)受(shou)Ni當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)影響(xiang),但會隨著(zhu)氮含量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)(zeng)大(da),相反的(de)(de)(de),延(yan)展(zhan)性(xing)受(shou)Ni當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)影響(xiang)比較大(da),等(deng)等(deng)。12Cr17Ni7(301)鋼(gang)的(de)(de)(de)強度(du)(du)會隨著(zhu)碳以及(ji)(ji)氮量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)變化(hua)而(er)增(zeng)(zeng)大(da),但氮的(de)(de)(de)作用在奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相時是碳的(de)(de)(de)2倍。還有,拉(la)(la)伸(shen)強度(du)(du)隨著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)(wen)定度(du)(du)的(de)(de)(de)上(shang)升而(er)下降(jiang),同一奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定度(du)(du)隨著(zhu)碳以及(ji)(ji)氮量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)(zeng)大(da);延(yan)展(zhan)性(xing)隨著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩(wen)(wen)定度(du)(du)的(de)(de)(de)上(shang)升而(er)提高;從(cong)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)和強度(du)(du)兩方面來看最佳成分是022Cr17Ni7N(301LN)。
為了改(gai)善耐晶間(jian)腐蝕開(kai)裂,將碳量(liang)調整(zheng)為0.03%以下,并通過氮的添(tian)加以及(ji)適當成(cheng)分的比例(li)調整(zheng)開(kai)發出了能同時滿足(zu)強度需(xu)求的022Cr17Ni7(301LN)鋼,被軌(gui)道車(che)輛(liang)廣(guang)泛采(cai)用。
車(che)輛底座部位(wei)由(you)于大量地進行(xing)電(dian)焊(han)(han)(han),而022Cr17Ni7(301LN)這樣(yang)的(de)(de)(de)硬材會因(yin)焊(han)(han)(han)接而導(dao)致(zhi)強(qiang)度的(de)(de)(de)下降,所以不被采(cai)用。基于輕量化的(de)(de)(de)考慮,開(kai)發(fa)出了(le)雙(shuang)相不銹(xiu)鋼Cr19Ni5Cu2N,確保焊(han)(han)(han)接部分也不會軟化。
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在軌(gui)道交(jiao)通中的(de)應用(yong)(yong)(yong)前景廣(guang)闊(kuo),不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)需求量(liang)將不(bu)(bu)斷(duan)增加。不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在軌(gui)道交(jiao)通中除用(yong)(yong)(yong)作車(che)(che)站裝飾外(wai),主要用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)造軌(gui)道車(che)(che)輛。目前,半不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)車(che)(che)體,用(yong)(yong)(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)制(zhi)造車(che)(che)體的(de)易(yi)腐蝕部件(jian),如翻板(ban)、腳蹬、枕(zhen)外(wai)平(ping)(ping)地板(ban)、空(kong)調平(ping)(ping)臺平(ping)(ping)頂板(ban)、洗(xi)臉室臺面(mian)、水箱(xiang)、污物箱(xiang)、逆變器箱(xiang)、充(chong)電器箱(xiang)、直流(liu)電源箱(xiang)等(deng)。全不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)客車(che)(che)車(che)(che)輛的(de)車(che)(che)體除牽枕(zhen)等(deng)少量(liang)結構件(jian)用(yong)(yong)(yong)低合金鋼(gang)(gang)外(wai),其余(yu)可全部用(yong)(yong)(yong)不(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)銹(xiu)鋼(gang)(gang),每輛車(che)(che)的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)板(ban)材用(yong)(yong)(yong)量(liang)為(wei)9~10噸(dun)。
不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)車體用022Cr17Ni7(301L)和(he)06Cr19Ni10(304)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)冷(leng)軋板(其中(zhong)301L不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)用量占70%),材(cai)料和(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(che)車(che)輛(liang)用(yong)不銹鋼牌號(hao)和性能要求。