[发明专利]一种高耐蚀高强度铁道车辆用耐候钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及耐候钢的生产，具体是一种高耐蚀高强度铁道车辆用耐候钢及其制造方法。

背景技术

随着我国铁路运输的快速发展，铁路货车重载、提速已迫在眉睫。减轻车辆自重、提高承载能力和使用寿命是实现铁路运输提速和重载的主要手段。车辆自重的降低，可使车辆轻量化，增加载重量。减轻车辆自重的有效措施之一就是采用高强度耐候钢。现在普遍采用的是450MPa级高强耐候钢，已不能满足铁路车辆对强度的更高要求。

铁路货车在运行过程中不断受到大气环境腐蚀和动载荷磨损，恶劣的应用环境，迫使所采用的钢材必须具有高耐腐蚀性能。铁道部门曾对现有耐候钢材料制造的铁路车辆腐蚀情况进行了全面调查，结果表明，现有普通高强耐候钢的耐蚀性能不能满足铁路车辆设计年限25年的技术需求。采用不锈钢代替耐候钢制造铁道车辆，成本高，同时还有焊接、加工等一系列问题需要解决。铝合金材料在大气环境下的耐蚀性良好，但强度较低，通常采用铆接而不是焊接，而且车辆的中梁等承载部件和铆接材料仍采用钢铁材料，在铆接部位存在严重的电偶腐蚀问题。为提高铁道车辆设计使用寿命，延长厂修周期，因此需要开发一种比现有高耐候钢强度更高、耐蚀性更好的高强度高耐蚀耐候钢。

专利号US6066833的专利，介绍了一种采用控轧控冷方法生产的高强度低屈强比耐候钢及其生产方法(Thermomechanically controlled processed high strength weathering steel with low yield/tensile ratio)，该钢屈服强度约为483-518MPa，屈强比小于0.85。该专利采用了Nb-Ti-Mo微合金成分设计，特别添加了0.06％-0.14％的V元素。添加V不但增加制造成本，而且会恶化钢板的焊接性能和低温冲击韧性，屈服强度级别只达到483-518MPa，强度级别低。

专利号ZL200810197846.3的专利，介绍了一种屈服强度大于550MPa级超低碳热轧耐候钢，具有优良的低温冲击韧性、焊接性和耐大气腐蚀性，但添加了合金元素Mo(≤0.4％)，使成本大大提高；又添加了合金元素Ca，虽然通过Ca处理可以控制夹杂物的形态，但如果处理不当，会发生钢包水口结瘤现象，恶化钢的浇铸性能。

专利号ZL200810304030.6的专利，介绍了一种高强度耐大气腐蚀热轧带钢及其生产方法，具有高强度、高韧性、高塑性、低屈强比等综合性能，该钢的屈服强度级别为450MPa级，强度级别低。

专利号ZL200910301054.0专利，介绍了一种高强度耐大气腐蚀钢及其生产方法，该发明专利特别添加了V元素(0.09％-0.15％)，添加V元素不但增加了制造成本，而且不利于钢板的焊接性能和低温冲击韧性。

专利号ZL200510111858.6专利，介绍了一种高强度低合金耐大气腐蚀钢及其生产方法，该发明专利中添加了Nb(≤0.07％)、Ti(≤0.025％)和Mo(≤0.35％)的两种或两种以上，Nb和Mo用量较大，成本高。同时又添加了合金元素Ca，虽然通过Ca处理可以控制夹杂物的形态，但如果处理不当，会发生钢包水口结瘤现象，恶化钢的浇铸性能。

专利号ZL200710045329.X专利，介绍了一种高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法，该钢通过添加Cu、Cr、Ni等合金元素及采用控轧控冷工艺得到较高的强度及优良的耐蚀性能。该发明专利添加了4.50-5.50％的Cr元素，如此高的Cr含量要求，会导致炼钢过程中加入大量的铬铁，过高的Cr含量会增加炼钢难度，不易操作，而且Cr含量过高会严重恶化钢的焊接性能，该专利未提供对低温冲击韧性的保证。

专利号ZL200610125365.2专利，介绍了一种高强度耐候钢及其生产方法，该钢具有高强度、优异的低温冲击韧性，但延伸率偏低。而且又添加了合金元素Mo(0.10％-0.40％)，增加了成本；采用的是淬火+回火调质工艺，延长了生产周期。

纵观上述专利所披露的技术，均存在一定的不足，不能完全满足我国铁路车辆的服役要求。

发明内容

针对现有的耐候钢的耐蚀性能不能满足铁路车辆设计年限25年的技术需求及对铁路车辆重载、提速的要求，公开了一种高耐蚀高强度铁道车辆用耐候钢及其制造方法，其耐蚀性能比现有传统高强耐候钢提高1.0倍以上，屈服强度级别为550MPa，断后延伸率在20％以上，具有优良的低温冲击韧性和优良的焊接性能。