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组织及合金元素对高性能铁路车辆用钢耐蚀性影响的研究

姜鹏飞  
【摘要】:传统铁路车辆用耐候钢以09CuPTiRE和Corten-B型耐候钢为主,为满足铁路提速、重载、车体减重的要求,铁道部于2003年颁布了屈服强度为400-550MPa高强度耐候钢的订货技术条件,要求货车将主要采用强度为450MPa的高强耐候钢制造,其车体钢板的平均设计厚度将减少约1mm。本文拟探讨合金元素Cu、Or、Ni以及晶粒尺寸对耐候钢耐蚀性的影响,从而得到高性能高品质的新型铁路车辆用耐候钢。 本文使用金相、周浸、锈层横截面微观分析、电化学交流阻抗、X射线衍射分析等实验方法研究了三方面的内容:(1)通过不同热处理方法制备了三种不同晶粒尺寸的Corten-B型耐候钢,在模拟工业性大气腐蚀环境中研究晶粒尺寸对Corten-B型耐候钢耐蚀性的影响;(2)通过改变耐候钢中合金元素Cu、Cr、Ni的含量,研究合金元素对改善耐候钢耐蚀性的协同作用;(3)改变耐候钢中合金元素Cr的含量,研究了Cr含量对耐候钢耐蚀性的影响。 实验结果表明:(1)Corten-B耐候钢晶粒尺寸从30μm减小到4μm,将提高其耐工业环境下大气腐蚀性能;晶粒细化减少了Corten-B耐候钢周浸加速腐蚀试验后锈层中裂纹和空洞的数量,使得锈层更加致密,提高了锈层的保护性。(2)合金元素Cu、Cr、Ni能明显改善耐候钢的耐候性,大幅度提高Corten-B耐候钢的耐蚀性;锈层微观分析结果显示,随着合金元素的增加,锈层中裂纹和空洞数量减少,锈层更加致密,锈层保护性增强;合金元素Cu、Cr在内锈层富集,Ni均匀地分布在锈层中,提高了耐候钢锈层的致密性。(3)合金元素Cr明显提高耐候钢的耐蚀性,随着Cr含量的增加,耐候钢的耐蚀性进一步提高;锈层微观分析显示,合金元素Cr增加,耐候钢周浸加速腐蚀试验后锈层中裂纹和空洞的数量减少,锈层更加致密,提高了锈层的保护性;合金元素Cr的添加,促使耐候钢锈层出现明显分层,Cr在内锈层与外锈层交界处明显富集。 从以上结果可以看出,在本论文的实验条件下,合金元素Cu、Cr、Ni的复合添加,降低Corten-B型耐候钢的晶粒尺寸,提高耐候钢中合金元素Cr的含量都能提高耐候钢耐大气腐蚀性能。在模拟工业大气环境下,复合添加Cu、Cr、Ni或单一提高Cr都能使Corten-B型耐候钢的耐蚀性大幅度提高,从而得到高耐蚀性的铁路车辆用高性能耐候钢。


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