铁路货车车辆用耐候钢的开发

鞍钢技术2018 年第 4 期 A N G A N G TEC H N O LO G Y总第 412 期鞍钢铁路货车车体用钢研发历程郭晓宏\刘志伟\张瑞琦\邢津铭2袁金泽宏3袁孙傲1(1.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山114009; 2.鞍钢股份有限公司产品制造部，辽宁鞍山114021曰3.鞍钢股份有限公司市场营销中心，辽宁鞍山114021)摘要：介绍了铁路货车车体用钢在国内外的研究及应用状况，概述了其腐蚀机理及影响 因素，对比分析了耐候钢、不锈钢及铭合金车体材料应用的技术性和经济性，提出了新型耐蚀 钢的设计理念，展望了新型耐蚀钢研究应用方向，详细介绍了鞍钢S450AW关键应用技术研究及效果。

关键词：铁路货车；耐候钢;新型耐蚀钢中图分类号：TG14 文献标识码：A文章编号院1006-4613(2018)04-0009-06Development History of Steel for Freight Train Carriage Body in Ansteel Guo Xiaohong1,Liu Zhiwei1,Zhang Ruiqi1,Xing Jinming2,Jin Zchong3,Sun Ao1(1.Iron&Steel Research Institutes of Ansteel Group Corporation，Anshan 114009, Liaoning,China；2.Product Manufacturing Department of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021, Liaoning,China；3.Marketing Center of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021, Liaoning,China；)Abstract:The development and applications of the steel for freight train carriage body at home and abroad was introduced.The corrosion mechanism and influencing factors were summarized.The design concept on the new corrosion-resistant steel was proposed based on the contrastive analysis over the technical characters and economical efficiency on the applications of these materials for making the carriage body such as weather-resistant steel,stainless steel and aluminum alloy.Meanwhile the development trend and application direction of the new corrosion- resistant steel were prospected.And finally the developments of key applied technologies on S450AW and application results in Ansteel were introduced in detail.Key words：railway freight car；weather-resistant steel;new corrosion-resistant steel根据2017年铁路统计公报，全国铁路货车拥 有量为79.9万辆，机车拥有量为2.1万台，铁路客车 拥有量为7.3万辆，动车组2 935组、23 480辆[1]。

铁道车辆用高强度耐大气腐化钢的进展为加快铁路现代化建设和全面建设小康社会的总的要求，同时为适应客货运市场的强烈竞争，知足铁路货运快捷、重载、安全、靠谱、优良、环保的要求，跟着公民经济的发展和技术进步，铁路车辆不论是品种、品位、仍是质量都将会有一个较大的提升。

铁道工业发展的战略要点是加速与重载，要求铁道车辆特别是货车减少车辆自重。

减少车辆自重的门路除了合理的设计参数选择，优化的构造设计，最重要的是钢材的品种、性能和质量。

因为我国地区为加快铁路现代化建设和全面建设小康社会的总的要求，同时为适应客货运市场的强烈竞争，知足铁路货运快捷、重载、安全、靠谱、优良、环保的要求，跟着公民经济的发展和技术进步，铁路车辆不论是品种、品位、仍是质量都将会有一个较大的提升。

铁道工业发展的战略要点是加速与重载，要求铁道车辆特别是货车减少车辆自重。

减少车辆自重的门路除了合理的设计参数选择，优化的构造设计，最重要的是钢材的品种、性能和质量。

因为我国地区广阔，天气条件有较大差别，对资料的腐化问题也应予以足够重视。

因腐化造成报废的金属资料设施相当于金属年产量的 20- 40％，全球因腐化无效的年消耗金属超出一亿吨，由此带来的经济损失占 1-3.5 ％GNP。

因为腐化的原由使我国 10－ 20％的钢铁构造成为荒弃物。

所以需要从选择合理的设计参数、优化构造设计和提升铁路用钢（板材和型材）的使用性能（品种规格、力学性能、耐蚀性能）几方面结合攻关。

1铁路车辆的现状和新局势下的要求1．1铁路车辆的现状长久以来，我国铁道车辆的技术标准向来源于苏联五、六十年月标准。

铁道车辆的技术进步，必定程度上依靠于我国钢材的品种、性能与质量。

在上世纪 80 年月从前，钢构造基本上采纳普碳钢、 09Mn2等，耐大气腐化钢则向来以折服强度为295MPa 的 09CuPTi Re 和折服强度为 345MPa的 09CuPCrNi为主，而美国等一些国家耐候钢的强度水平已高达 550MPa。

宝钢高强度铁路车辆用耐候钢的试制及生产实绩杨义文宝山钢铁股份有限公司1 前言我国经济的快速发展促进了铁路运输实施提速减重而实现铁路车辆提速减重的有效措施之一就是采用高强度铁道车辆用钢目前国内用于制造铁道车辆的耐大气腐蚀钢的最高强度是345MPa而美国等一些国家已可提供高达550MPa 的耐大气腐蚀铁道车辆用钢为满足我国铁路运输的新发展宝钢开始研制新一代高强度高耐候铁道车辆用钢于2002年底试制成功有优良低温冲击韧性和焊接性能的高强度铁道车辆用耐候钢2 性能实绩工业试生产钢板的力学性能统计结果见表1和表2冲击性能见表3和表4冲击功和韧脆转变温度曲线图见图1图4表1 Q400NQR1力学性能统计结果样本数115屈服强度sMPa 抗拉强度bMPa延伸率5%冷弯180最大值520 599 35最小值405 506 22平均值462 545 29合格表2 Q450NQR1力学性能统计结果样本数37屈服强度sMPa 抗拉强度bMPa延伸率5%冷弯180最大值526 602 30最小值455 551 22平均值486 571 27合格表3 Q400NQR1 -40横向冲击性能冲击试样尺寸mm 101055Akv J最大值333最小值177平均值285样本数14表4 Q450NQR1 -40横向冲击性能冲击试样尺寸mm101055试验温度,图1 Q400NQR1冲击功曲线图板厚12.0mm试验温度,图2 Q400NQR1断口剪切面积曲线图板厚12.0mm由图2可知Q400NQR1的韧脆转变温度为-50试验温度功图3 Q450NQR1冲击功曲线图板厚14.0mm试验温度图 4 Q450NQR1断口剪切面积曲线图板厚14.0mm由图4可知Q450NQR1的韧脆转变温度为-503 焊接性用斜Y 坡口裂纹试验方法和搭接接头CTS焊接裂纹试验方法评定钢材对焊接冷裂纹的敏感程度试验结果表明0下无论是进行手弧焊还是气保焊宝钢高强度铁道车辆用耐候钢不会产生焊接冷裂纹表现出良好的焊接性4 耐腐蚀性能用室内加速腐蚀试验方法评价钢的耐腐蚀性能试验结果表明宝钢高强度铁路车辆用耐候钢确实具有优良的耐腐蚀性能与普通钢相比时间越长优势越明显室内加速腐蚀试验结果见图5图9率图5 240小时湿热试验率图6 480小时湿热试验率图7 96小时盐雾试验率图8 480小时盐雾试验率图9 480小时加速老化试验5 结论宝钢高强度铁道车辆用耐候钢的研制结果表明1采用适当的成份和加工工艺可以获得具有高的强度和韧性以及优良焊接性能和耐腐蚀性能的铁道车辆用钢2钢板具有高的冲击韧性满足铁路车辆服役的安全性要求3钢板具有较高的延伸率表现出良好的成形性能满足车辆制造的使用要求。

铁路货车车体用钢的现状及研究发展趋势发表时间：2020-08-27T16:57:57.670Z 来源：《基层建设》2020年第9期作者：肖宪锐朱延章[导读] 摘要：对铁路货车种类、使用环境及性能需求进行了概述;总结了国外铁路货车车体用钢发展现状以及国内钢铁企业对铁路货车车体用钢的研究历程，提出了铁路货车车体用钢的主要性能需求，指出了新一代铁路货车车体用钢制造技术的发展趋势。

中车哈尔滨车辆有限公司黑龙江哈尔滨 150056摘要：对铁路货车种类、使用环境及性能需求进行了概述;总结了国外铁路货车车体用钢发展现状以及国内钢铁企业对铁路货车车体用钢的研究历程，提出了铁路货车车体用钢的主要性能需求，指出了新一代铁路货车车体用钢制造技术的发展趋势。

关键词：铁路货车；车体用钢；耐候钢；高强钢 1铁路货车车体用钢的主要性能需求 1.1高耐蚀性能目前国内铁路货车车体用钢的主要采用的钢铁材料为Q450NQR1，但是在实际使用过程中，Q450NQR1还存在诸如耐蚀性差、实际使用寿命低于25年设计寿命的问题，虽然Q450NQR1的耐蚀性能可达到一般的碳素钢的三倍左右，但铁路货车服役过程中会受到大气环境腐蚀和动载荷磨蚀综合影响，Q450NQR1在正常大气环境下的耐腐蚀性能难以满足苛刻运输环境。

我国主要的耐候钢种主要模仿发达国家的技术思路，提高耐腐蚀的思路是采用合金添加的方法而不是采用耐腐蚀相来提高耐候的基体的耐蚀性能，所以需要开发耐腐蚀性能更好的耐候钢，莱钢开发了基于铜磷为主要耐候元素的耐候钢。

国外有些国家在铁道车辆用使用不锈钢代替耐候钢，但是存在制造成本较高应用性较差等问题，合理的思路是采用少量或廉价的合金元素，在不大幅提高成本的基础上获得高耐蚀性是一种比较切实可行的方案。

1.2高强韧性能采用高强度耐候钢来制造铁路货车车体，可有效提高车体强度降低车体用钢厚度，降低整车生产成本，具有提高载重量降低资源消耗等诸多优点，但耐候钢高强化的同时，需考虑刚度问题，并要根据用户的使用要求保证成形性能、焊接性能、低温冲击性能和疲劳性能等。

材料工程Journal of Materials Engineering第4 9卷 第4期2021年4月 第111 — 119页Vol. 4 9 No. 4Apr. 202 1pp. 1 11 — 1 1 9铁路车辆用V-N-Cr 微合金化Q690高强耐候钢组织性能和腐蚀行为Microstructureandcorrosionbehaviorof V-N-Cr microalloyed Q690 high strengthweathering steel for railway vehicles刘 悦，吴红艳，杜林秀(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳110819)LIU Yue,Wu Hong-yan ,DU LJn-xiu(State Key Laboratory of Rolling and Autoiation, Northeastern University? Shenyang 11 081 9, China)摘要：为开发新一代铁路车辆用高强耐候钢，采用两阶段轧制制备V-N-Cr 微合金化Q690耐候钢，并进行组织观察和力 学性能检测。

采用周期浸润腐蚀实验对V-N-Cr 微合金化Q690耐候钢与Q34 5钢进行腐蚀行为研究。

结果表明:V-N-Cr 微合金化Q690耐候钢的显微组织为多边形铁素体、针状铁素体、板条贝氏体以及少量的M/A 岛，屈服强度及抗拉强度分别为695 MPa 和815 MPa,冲击性能优异，通过大小角度晶界共同作用，有效阻碍裂纹扩展。

两种钢的表面均生成 了明显的锈层，腐蚀产物主要包含aFcOOH ,-FcOOH,y-FcOOH 和FCO i 。

腐蚀360 h 后Q34 5钢的平均腐蚀失重速率为1.83 g/(h ・ci 2) V-N-Cr 耐候钢的腐蚀失重速率为0. 96 g/(h ・ci 2)显著低于Q34 5钢。

关键词：高强度；耐候钢；腐蚀行为；锈层；干/湿循环交替腐蚀实验doi ： 10. 11868 j issn 10014381 2019. 000856中图分类号：TG142.4 文献标识码：A文章编号：1001-4381(2021)04-01 1 1-09Abstract : In order to develop a new generation of high strength weathering steel for railway vehicle , V-N-Cr licroalloyed Q690 weathering steel was produced by t.w o-stage rolling , and the micro structuresand lechanical properties were studied. The corrosion behavior of V-N-Cr licroalloyed Q690weathering steel and Q345 steel was studied by cyclic wet./dry corrosion tests. The results show that,the iicrost.ruct.ure of V-N-Cr licroalloyed Q690 weathering steel is polygonal ferrite , acicular ferrite , lath bainite and a few M/A phase. The yield strength and tensile strength are 695 MPa and 815 MPa,respectively , with excellent, impact, perforiance. The crack propagation is effectively hindered by the interactonofgrainboundarieswithlargeandsma l angles.Thesurfacesofbothkindsofsteelshave formed rust, layer, and corrosion products mainly include ct-FeOOH ,-FeOOH,了-FeOOH and Fe ；O 4.After 360 h corrosion , the average corrosion rate of Q345 steel is 1. 83 g/(h ・ ci 2) , and that, of V-N- Cr weathering steel is 0. 96 g/(h • ci 2).Key words : high strength ； weathering steel ； corrosion behavior ; rust layer ; cyclic wet./dry corrosion test.耐候钢是指具有保护锈层并且耐大气腐蚀的低合 金结构钢，它能有效地阻滞腐蚀介质的深度腐蚀[-5],是铁道车辆用钢材用量最大的钢种，在铁路车辆运行 过程中会不断地受到大气环境腐蚀等恶劣应用环境的 影响。

铁道车辆用高强高耐候钢焊接连续冷却转变规律分析摘要：铁道车辆的重量大，再多次碾压时，对铁道的材料造成了一次次压力。

因此，本文将具体分析铁道车辆中钢焊接技术连续冷却的变化规律。

在铁道车辆中，高强高耐候钢会应用铬元素和钒元素。

并且会使用专业的热膨胀仪器对焊接进行冷却实验进行观察。

不同情况下添加不同材料的钢组织的冷却反应和硬度情况皆不相同，结果呈现也并不一样。

在实验中添加质量分数为3.7%的铬元素与添加质量分数为4.5%铬元素的实验钢的实验会发生不同的的反应。

除了讨论铬元素，还会讨论不同温度下添加钒的变化情况。

在实验中，任何影响因素最终都会导致实验钢的冷却和硬度结果不同。

关键词：铁道车辆，高强高耐候，钢焊接，连续冷却转变规律引言：目前，我国的铁路长度位居世界前列，建设铁路的地点也多种多样。

在一些自然环境恶劣，地形条件较差的地区，我国也建设了大量的铁路车辆。

但是在这些地区，铁路车辆的用钢要求更高。

再加之，目前我国的铁路车辆发展标准要求高，要求铁路车辆提高载重，提高速度，降低铁道车辆的本身重量。

因此，这对铁路车辆中的用钢要求就更高了。

使用在铁路车辆的钢不仅要具有强韧性，还要有极好的耐气候性和焊接性等等。

简单来说，钢材料不仅需要硬度达标，还需要极强的适应能力和焊接能力。

过去，我国传统的铁路车辆所建造的钢虽然硬度良好，但是耐候性差，使用寿命短。

且钢的重量也较大，无法满足铁路车辆的轻量化。

所以目前我国研制的钢材料必须要具备高强度高耐候性能。

改变钢的性能，就需要添加其他的金属元素。

例如铬、铜、镍、钒等等。

这些合金元素的添加，能够较好地改变钢的性能，并且在焊接中也能发生很大的变化。

因此，本文将会具体介绍实验钢在实验中的过程及转变规律，希望能够为相关读者提供一定的参考。

一、实验材料和实验方法目前，我们国家在实验中得到的高强度高耐候钢是S450EW。

因为这种钢的使用性能相较其他刚较好，且合金元素在反应中的转变也较为积极。

中国铁路车辆用钢及主要生产厂家简介截止2008年底，中国铁路营业里程已达8万公里，居世界第三。

中国铁路的运输密度、货物周转量、旅客周转量、货物发送量均居世界第一位。

中国铁路以占世界铁路6%的营业里程完成了世界铁路25%的工作量，运输效率世界第一。

客车方面，继主要干线提速到160km/h之后，在诸多干线和新建的客运专线开行时速200km/h动车组。

国产时速350公里动车组批量生产，已经投入京津城际铁路运营，京沪高速铁路正在紧张建设中。

货车方面，对既有货车实现构造速度120km/h的改造，载重70t的货车研制成功，并全面投产，实现我国铁路货车技术第三次升级换代。

新型通用货车和经过技术改造的货车占货车保有量的83%以上。

到2012年，全国铁路营业里程将达到11万公里，复线率和电气化率分别达到50%以上，客运专线及城际铁路将有1.3万公里。

投入运营的动车组达到800组以上，覆盖整个快速客运网。

空调客车将达到2.5万辆。

货车车辆实现更新换代，全部达到时速120km/h技术标准，并陆续推出载重80吨通用货车、30吨轴重专用货车。

在这种新形势下，铁路行业和冶金行业在铁路车辆用钢方面的技术交流就显得十分必要和迫切。

“铁路车辆用钢材研讨会”于2009年5月26日在北京召开。

会议由中国钢铁工业协会科技与发展部和中国铁道学会车辆委员会主办，北京艾莱咨询有限公司承办。

铁道部运输局装备部，世界轨道交通发展研究会，冷弯型钢协会，北车集团，南车集团，齐齐哈尔、西安、太原轨道交通装备有限责任公司，长江、眉山、北京二七车辆有限公司，包头北方创业股份有限公司，鞍钢、宝钢、武钢、攀钢、太钢、首钢、唐钢、马钢、通钢、南钢、莱钢、武钢集团汉口轧钢厂、宝钢建筑设计院冷弯型钢厂、长春新金享冷弯型钢有限公司等29个单位的68名代表参加了研讨会。

参加会议的主要领导有：中国钢协科技与发展部主任曹真、副主任徐寅、处长姜尚清，铁道部运输局装备部调研员王春山，中国铁道学会秘书处办公室主任吕一力，中国铁道学会车辆委员会秘书长金城、副秘书长张进德、包耀慈，《世界轨道交通》杂志主编董叶青，世界轨道交通发展研究会秘书长贾国平，冷弯型钢协会会长丁国良等。

武钢铁路车辆用耐候钢的开发
陈吉清;陈邦文;胡敏;宋育来
【期刊名称】《钢铁研究》
【年(卷),期】2003(31)5
【摘要】介绍了武钢生产的铁路车辆用耐候钢的特点 ,分析稀土对Cu -P系列耐候钢的作用机理 ,并介绍武钢正在开发的耐候钢新钢种。

【总页数】3页(P49-51)
【关键词】铁路车辆;耐候钢;稀土;作用机理;开发
【作者】陈吉清;陈邦文;胡敏;宋育来
【作者单位】武汉钢铁集团公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.7;U270.41
【相关文献】
1.高耐候高强度冷轧结构钢GN310(05CuPCrNi)的开发及在铁路车辆制造上的应用 [J], 张海岭;谢铜;刘家宁
2.武钢成功开发铁路车辆用高耐蚀型耐候钢 [J], 无
3.铁路车辆用高强耐候钢的开发 [J], 胡德勇;高秀华;周海峰;徐立山;安会龙;刘向明;吴红艳
4.铁路车辆用V-N-Cr微合金化Q690高强耐候钢组织性能和腐蚀行为 [J], 刘悦;吴红艳;杜林秀
5.武钢铁路车辆及集装箱用耐候钢的现状及发展 [J], 刘志勇;陈邦文;陈吉清;胡敏;宋育来
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