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高耐蚀性铁路货车用S450EW钢的研制开发
| 论文题名： | 高耐蚀性铁路货车用S450EW钢的研制开发 |
| 关键词： | 铁路货车;耐候钢;铬元素;耐腐蚀性能;力学性能 |
| 摘要： | 随着我国铁路建设的快速发展，铁路车辆逐渐向高速、重载和减量化方向发展，这对铁路车辆用耐候结构钢的综合使用性能提出了更高的要求。论文在全面总结铁路车辆用耐候结构钢发展历程的基础上，研制开发新一代高耐蚀性铁路货车用钢，研究工作对于耐候钢生产技术和铁路车辆技术的发展具有重要指导意义。 论文在系统研究铬、镍等耐蚀性合金元素在耐候钢中作用机制的基础上，通过大幅度提升铬含量，并配以合理的化学成分及轧制工艺设计，研制开发出高耐蚀性S450EW钢，在此基础上通过工业试验，进一步对化学成分和轧制工艺进行优化，从而研制开发出高耐蚀性S450EW钢。在本论文条件下，得到以下主要结论: (1)无论是周期浸润腐蚀还是盐雾腐蚀条件下，随着铬和镍元素含量的增加，耐候钢的自腐蚀电位和极化电阻逐渐增大，容抗弧半径逐渐增大，内锈层的致密性增强且结晶性变差，耐候钢的腐蚀速率均逐渐减小。随着铬含量的增加，表面锈层中α-FeOOH和γ-FeOOH相衍射峰强度逐渐增强，并且α-FeOOH/γ-FeOOH的比值逐渐增大，内锈层与基体之间的附着能力增强，裂纹明显减少，致密性增加。就改善耐候钢的耐蚀性而言，铬元素的作用效果较镍元素更为显著，当铬含量从1.09％提高到3.51％时，耐候钢的腐蚀速率由1.45g·m-2h-1降低到0.96g·m-2h-1。 (2)随着铬含量的增加，耐候钢的抗拉强度和屈服强度均逐渐增大，延伸率呈现降低趋势，冲击功呈现先增大后减小的变化规律，当铬含量大于2.51％时，冲击功均大于60J。随着镍含量的增加，耐候钢的抗拉强度和屈服强度均有所增大，而延伸率和冲击功则无明显变化。就改善耐候钢的综合力学性能而言，铬元素的作用效果较镍元素更为明显。 (3)随着铬含量的增加，耐候钢焊接接头处的抗拉强度逐渐增大，而延伸率逐渐减小。与母材相比较，耐候钢焊接接头处的强度与母材相近，虽然延伸率略低于母材，但是熔合线区域和热影响区域的冲击韧性均高于母材，体现出耐候钢具有良好的焊接性能。 (4)在Q450NQR1钢成分设计的基础上，采取大幅度提高铬含量、适当提高镍含量、同时降低碳和锰含量的合金化方案，并配以合理的轧制工艺，可以制备出满足钢种设计目标要求的S450EW钢。 (5)通过工业试验，S450EW钢成功实现批量生产，其耐蚀性高于Q450NQR1钢1.5倍以上，综合力学性能和焊接性能均略优于Q450NQR1钢，完全符合铁路运装货车[2010]841号《铁道货车用高耐蚀型耐候钢热轧板（带）技术条件（暂行）》要求。 |
| 作者： | 王俊山 |
| 专业： | 钢铁冶金 |
| 导师： | 姜茂发 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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