CN100374608C - 一种铁路车辆用耐腐蚀钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种铁路车辆用耐腐蚀钢板及其制备方法，该钢板的主要化学成份(重量百分数)为：C≤0.10、Si≤2.00、Mn1.0～2.00、P≤0.040、S≤0.030、Cr8.00～13.0、Ni0.2～3.0与Fe，并在700±10℃保温6-12小时退火、在空气中自然冷却的钢板。其制备方法是先铸成主要化学成分(重量百分数)为：C≤0.10、Si≤2.00、Mn1.0～2.00、P≤0.040、S≤0.030、Cr8.00～13.0、Ni0.2～3.0与Fe的钢坯，在封闭加热炉中于1200±30℃，保温200分钟；到820±30℃时，轧制成钢板；冷却到650±30℃时，把钢板卷成钢卷；钢卷在700±10℃，保温6-12小时退火，退火后自然冷却。本铁路车辆用耐腐蚀钢板在不涂漆的情况下，年腐蚀量在0.05毫米以内，工艺性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路车辆用耐腐蚀钢板及其制备方法。
背景技术
由于铁路车辆运行的环境复杂，常常在气候恶劣的环境中运行，所以对铁路车辆的强度和耐腐蚀性有较高的要求。现有的铁路车辆用的钢板是耐候钢，主要牌号有09CuPCrNi、09CuPTiRE，耐候钢虽有较高的耐腐蚀性，但在涂漆处理后年均腐蚀量仍为0.10毫米左右，这样在二十年的使用周期中，必须把铁路车辆用的钢板加厚2毫米作为腐蚀余量，这样不但增加了制作铁路车辆的钢材，而且增加了铁路车辆的自身重量，减少装载量，降低运行速度。
发明内容
为了克服现有铁路车辆用的耐候钢板的上述不足，本发明提供一种耐腐蚀钢板及其制备方法，采用本发明的钢板制造的铁路车辆，在不涂漆的情况下，年腐蚀量降低到0.05毫米以内。
本发明的技术方案是增加钢材中铬的含量，提高钢材的耐腐蚀性；降低碳、氮的含量，提高钢材的焊接性能；加入适量的镍，提高钢材的低温韧性，再加相应的工艺处理，从而成为耐腐蚀性、加工性、韧性、焊接性良好的铁路车辆专用钢板。
本发明的铁路车辆用的钢板有以下特点。
(一)本发明的铁路车辆用钢板的主要化学成份(重量百分数)为：
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Fe及不可避免的杂质 |
| ≤0.10 | ≤2.00 | 1.0～2.00 | ≤0.040 | ≤0.030 | 8.00～13.00 | 0.2～3.0 | 其余 |
根据性能要求，可添加含量≤0.5％微量合金元素Nb、Ti。加入Nb提高钢板的机械性能及焊接性，加入Ti提高钢板低温冲击性。
(二)经过热处理，形成铁素体，并有少量的低碳马氏体，形成铁素体+低碳马氏体的双相组织。
本发明的铁路车辆钢板含有一定量的镍，与其它单相铁素体钢有所不同，高温下部分铁素体转变为奥氏体，根据冷却速度的不同，这种奥氏体在冷却中可以转变为晶粒非常细的铁素体，也可以形成针状马氏体，这种针状马氏体不同于常规条件下形成的马氏体，参见图1，图中晶粒度8级，组织为铁素体，在位错原子点阵中有较低的碳含量，不是处于较高的应力状态，因此具有较好的塑性和韧性。含有8.00～13.00％的铬，能自身生成氧化铬保护膜，即使氧化铬保护膜受到损坏，只要周围有氧化存在，这种钢材就能再生出一层氧化铬保护膜，保护基体不受腐蚀，钢材的耐腐蚀性不受影响。由于碳、氮的含量较低，这种钢在使用状态下基本上为铁素体组织，避免了大量的氮化物和碳化物在晶界沉淀，明显改善了钢材的焊接性能，焊接厚度可达30毫米。
制备方法
A冶炼钢坯
采用铁水和Cr、Ni合金以及废钢经过AOD或K-OBM-S转炉最后经过VOD精炼钢炉冶炼连铸成钢坯，钢坯的主要成分(重量百分数)为：
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Fe及不可避免的杂质 |
| ≤0.10 | ≤2.00 | 1.0～2.00 | ≤0.040 | ≤0.030 | 8.00～13.00 | 0.2～3.0 | 其余 |
根据性能要求，可添加含量≤0.5％微量合金元素Nb、Ti。
B加热在封闭加热炉中，把钢坯加热到1200±30℃，保温200分钟；
C轧制钢板
采用控制终轧温度的工艺，冷却到820±30℃时，在热连轧精轧机上轧制成厚3～8毫米、宽1000～1300毫米的钢板。
D卷取
热轧后层流冷却，在钢板冷却到650±30℃时，把钢板卷成内径762毫米外径1500～2000毫米的钢卷；
E热处理
把温度为650±30℃的钢卷装入煤气加热的罩式炉中，在700±10℃，保温6-12小时退火，退火后吊走外罩，在空气中自然冷却。
经过热处理后的钢板形成针状马氏体，在位错原子点阵中有较低的碳含量，提高了钢板的塑性和韧性，明显改善了钢材的焊接性能。
采用本发明的钢板制造的铁路车辆，在不涂漆的情况下，年腐蚀量降低到0.05毫米以内。
本发明的铁路车辆用的腐蚀钢板中的中铬含量较高，能自身生成氧化铬保护膜，提高钢材的耐腐蚀性，在不涂漆的情况下，年腐蚀量降低到0.05毫米以内；降低碳、氮的含量，提高钢材的焊接性能；加入适量的镍提高钢材的低温韧性，并经退火处理形成针状马氏体，在位错原子点阵中有较低的碳含量，不是处于较高的应力状态，避免了大量的氮化物和碳化物在晶界沉淀，因此具有较好的塑性和韧性，明显改善了钢材的焊接性能。
附图说明
图1是本发明的铁路车辆用腐蚀钢板的金相组织图。
具体实施方式
本发明的铁路车辆用腐蚀钢板及其制备方法的具体实施方式由下述实施例给出，但本发明的铁路车辆用腐蚀钢板及其制备方法不局限于下述的实施例。
钢板实施例一
本实施例的铁路车辆用的钢板的厚度为4毫米，宽1000毫米，它的化学成分(重量百分数)为：
C 0.02％ Si 0.5％ Mn 1.0％ Cr 12.0％
Ni 0.5％ P≤0.040％ S≤0.030％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
轧制后冷却到650℃时，在700±10℃保温8小时退火，退火后在空气中自然冷却，冷却后形成具有低碳马氏体的铁素体钢板，这种钢板基本为铁素体，它的金相组织为铁素体+低碳马氏体的双相组织。
钢板实施例二
本实施例的铁路车辆用的钢板的厚度为5毫米，宽1250毫米，它的化学成分(重量百分数)为：
C 0.025％ Si 1.0％ Mn 1.3％ Cr 11.3％
Ni 0.3％ Nb 0.20％ P≤0.040％ S≤0.030％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
轧制后冷却到650℃时，在700±10℃保温10小时退火，退火后在空气中自然冷却，冷却后形成具有针状马氏体的铁素体钢板，这种钢板基本为铁素体，它的金相组织为铁素体+低碳马氏体的双相组织。
钢板实施例三
本实施例的铁路车辆用的钢板的厚度为6毫米，宽1200毫米，它的化学成分(重量百分数)为：
C 0.08％ Si 1.0％ Mn 1.0％ Cr 10％
Ni 2.5％ Ti 0.40％ P≤0.040％ S≤0.030％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
轧制后冷却到650℃时，在700±10℃保温6小时退火，退火后在空气中自然冷却，冷却后形成具有低碳马氏体的铁素体钢板，这种钢板基本为铁素体，它的金相组织为铁素体+低碳马氏体的双相组织。
制备方法实施例一
制备的是钢板实施例一
A冶炼钢坯
在转炉、VOD精炼炉中用三步法工艺冶炼连铸成钢坯，钢坯的化学成分(重量百分数)为：
C 0.02％ Si 0.5％ Mn 1.0％ Cr 12.0％
Ni 0.5％ P≤0.040％ S≤0.030％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
B加热
在步进式加热炉中把钢坯加热到1200℃，保温200分钟；
C轧制钢板采用控制终轧温度的工艺，冷却到820±30℃时，在经过热连轧精轧机轧制成厚3毫米、宽1000毫米的钢板。
D卷取
采用层流冷却，在钢板冷却到650±30℃时，把钢板卷成钢卷；
E热处理
把温度为650±30℃的钢卷装入煤气加热的罩式炉内，在700±10℃，保温10小时退火，退火后吊走外罩，在空气中自然冷却。
制备方法实施例二
制备的是钢板实施例二
A冶炼钢坯
在转炉、VOD精炼炉中用三步法工艺冶炼连铸成钢坯，钢坯的化学成分(重量百分数)为：
C 0.025％ Si 1.0％ Mn 1.3％ Cr 11.3％
Ni 0.3％ Nb 0.20％ P≤0.040％ S≤0.030％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
其它的步骤与方法与制备方法实施例一的相同。
制备方法实施例三
制备的是钢板实施例三
A冶炼钢坯
经过转炉、VOD精炼炉工艺冶炼连铸成钢坯，钢坯的化学成分(重量百分数)为：
C 0.08％ Si 1.0％ Mn 1.0％ Cr 10％
Ni 2.5％ Ti 0.40％ P≤0.040％ S≤0.030％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分。
其它的步骤与方法与制备方法实施例一的相同。
下面以本发明的耐腐蚀钢板三个实施例，与耐候钢的力学性能、低温韧性及耐腐蚀性进行对比。与耐候钢的力学性能、低温韧性对比见表1
表1
| 钢种 | 规格(毫米) | 屈服强度R<sub>P0.2</sub>(Mpa) | 抗拉强度Rm(Mpa) | 延伸率A％ | 冲击Ak(-40℃，V型)J | 表面硬度HB |
| 09CuPCrNi | 6 | 380 | 485 | 29.5 | 18，19，22 | 156 |
| 6 | 365 | 505 | 29.5 | 31，18，18 | 156 | |
| 09CuPTiRE | 12 | 370 | 475 | 32.5 | 57，60，48 | 146 |
| 12 | 365 | 475 | 32.5 | 119，57，84 | 146 | |
| 钢板实施例一 | 4 | 350 | 495 | 26 | 31，30，32 | 175 |
| 4 | 340 | 485 | 26.5 | 32，31，29 | 170 | |
| 钢板实施例二 | 5 | 415 | 575 | 23.5 | 47，44，43 | 189 |
| 5 | 405 | 550 | 21.5 | 32，43，38 | 184 | |
| 钢板实施例三 | 6 | 425 | 580 | 23 | 31，34，37 | 188 |
| 6 | 435 | 595 | 21.5 | 41，38，39 | 190 |
与耐候钢的耐腐蚀性能对比见表2，根据GB10125-88采用盐雾腐蚀试验，NaCl溶液，浓度50g/l，24小时连续喷雾，温度35℃。表2
| 钢种 | 平均失重g | 腐蚀率％ |
| 09CuPCrNi | 0.07322 | 2.224 |
| 09CuPTiRE | 0.04713 | 1.958 |
| 钢板实施例一 | 0.03465 | 0.282 |
| 钢板实施例二 | 0.04265 | 0.295 |
| 钢板实施例三 | 0.03894 | 0.271 |
由表1看出，本发明的铁路车辆用耐腐蚀钢板的机械性能比耐候钢高，由腐蚀试验的结果表2看出，本发明的铁路车辆用耐腐蚀钢板的腐蚀率仅为耐候钢的0.14，明显比现有铁路车辆用耐腐蚀钢板耐候钢的耐腐蚀性高。
Claims (4)
1.一种铁路车辆用耐腐蚀钢板，其特征是：
(一)化学成份的重量百分数为：
C≤0.10％ Si≤2.00％ Mn1.0～2.00％ P≤0.040％
S≤0.030％ Cr8.00～13.0％ Ni0.2～3.0％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分；
(二)放在罩式炉中，在700±10℃，保温6-12小时退火，退火后在空气中自然冷却形成具有低碳马氏体的铁素体钢板，这种钢板的金相组织为铁素体+低碳马氏体的双相组织。
2.一种铁路车辆用耐腐蚀钢板，其特征是：
(一)化学成份的重量百分数为：
C≤0.10％ Si≤2.00％ Mn1.0～2.00％ P≤0.040％
S≤0.030％ Cr8.00～13.0％ Ni0.2～3.0％
并含有≤0.5％的微量合金元素Nb或Ti
其余为不可避免的杂质和Fe的组分；
(二)放在罩式炉中，在700±10℃，保温6-12小时退火，退火后在空气中自然冷却形成具有低碳马氏体的铁索体钢板，这种钢板的金相组织为铁素体+低碳马氏体的双相组织。
3.一种铁路车辆用耐腐蚀钢板的制备方法，其制备步骤依次如下：
A冶炼钢坯
采用铁水和Cr、Ni合金以及废钢经过AOD或K-OBM-S转炉最后经过VOD精炼钢炉冶炼连铸成钢坯，钢坯的成分的重量百分数为：
C≤0.10％ Si≤2.00％ Mn1.0～2.00％ P≤0.040％
S≤0.030％ Cr8.00～13.0％ Ni0.2～3.0％
其余为不可避免的杂质和Fe的组分；
B加热
在封闭加热炉中，把钢坯加热到1200±30℃，保温200分钟；
C轧制钢板
采用控制终轧温度的工艺，冷却到820±30℃时，在热连轧精轧机上轧制成厚3～8毫米的钢板；
D卷取
热轧后层流冷却，在钢板冷却到650±30℃时，把钢板卷成钢卷；
E热处理
把温度为650±30℃的钢卷装入煤气加热的罩式炉中，在700±10℃，保温6-12小时退火，退火后吊走外罩，在空气中自然冷却。
4.一种铁路车辆用耐腐蚀钢板的制备方法，其制备步骤依次如下：
A冶炼钢坯
采用铁水和Cr、Ni合金以及废钢经过AOD或K-OBM-S转炉最后经过VOD精炼钢炉冶炼连铸成钢坯，钢坯的成分的重量百分数为：
C≤0.10％ Si≤2.00％ Mn1.0～2.00％ P≤0.040％
S≤0.030％ Cr8.00～13.0％ Ni0.2～3.0％
并含有≤0.5％的微量合金元素Nb或Ti
其余为不可避免的杂质和Fe的组分；
B加热
在封闭加热炉中，把钢坯加热到1200±30℃，保温200分钟；
C轧制钢板
采用控制终轧温度的工艺，冷却到820±30℃时，在热连轧精轧机上轧制成厚3～8毫米的钢板；
D卷取
热轧后层流冷却，在钢板冷却到650±30℃时，把钢板卷成钢卷；
E热处理
把温度为650±30℃的钢卷装入煤气加热的罩式炉中，在700±10℃，保温6-12小时退火，退火后吊走外罩，在空气中自然冷却。
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