[发明专利]一种铁路转向架用耐候钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种铁路转向架用耐候钢及其制造方法，通过合理的化学成分配比，优化C、Mn、P、S元素的加入量，同时根据碳当量的上限值，合理添加其他合金元素，保证钢板耐腐蚀性的同时确保具有优异的焊接性能以及高强韧性。其制造方法采用先进的轧制控制技术，细化了奥氏体和铁素体的晶粒度，得到均匀了内部组织。合理布置除磷设备，优化轧制除磷过程中的除磷工艺，采用粗轧除鳞4道次，精轧第1道次除鳞，精轧除鳞与粗轧除鳞时机隔开的除磷制度，保证了钢板表面的洁净度。使钢的表面质量优异、内部质量纯净度高，同时产品规格覆盖范围广。

技术领域

本发明涉及一种耐候钢，具体涉及一种铁路转向架用耐候钢及其制造方法。

背景技术

目前国内外使用的铁路用耐候钢都是通过添加大量的Cu、P、Cr、Ni、Mo等耐蚀合金元素来获得高耐候性能。并且，随着铁路车速的提高，转向架设备的更新换代，当前铁路转向架用耐候钢性能已不满足客户的使用要求，具体存在以下问题亟待解决：1、各个化学元素配比需根据当前铁路转向架的使用环境(如低温环境下使用、车速较高、路况复杂等等)进行优化完善。在不影响耐候性能的前提下，降低对低温韧性有害的元素含量，减少合金含量的使用比例，提升焊接性能。2、钢板表面质量较差，存在一定的水波纹，不利于客户后续下料表面加工处理。3、钢板内部组织质量普遍不高，如对晶粒度、夹杂物、带状组织等未做相关要求。

近年来，也产生不少针对耐候钢的创新，例如，申请号为201811093095.0 的中国专利，公开了一种高韧性高耐候钢及其制备方法。该发明优化钢的化学成分、限定了C/N比和Ni/N比以及改进了工艺步骤来提高钢基的强韧性，增强钢基的抗腐蚀性。申请号为201810997433.7的中国专利，公开了一种低屈强比高强耐候钢及其生产方法。该发明通过成分设计和控轧控冷工艺，保证了钢材的耐蚀性能，得到细小均匀的铁素体+贝氏体+珠光体组织，提高了钢的强韧性和抗震性。但是这些创新并未能解决铁路转向架用耐候钢存在的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种铁路转向架用耐候钢，该耐候钢具有高强韧性、高耐腐蚀和良好的焊接性能，并且表面质量优异、内部质量纯净度高，同时产品规格覆盖范围广。

本发明的另一目的是提供一种上述铁路转向架用耐候钢的制造方法。

技术方案：本发明所述的一种铁路转向架用耐候钢，由以下质量百分比的成分组成：C：0.065～0.075％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.80～1.25％、P：＜0.030％、 S：＜0.010％、Cr：0～0.30％、Ni：0～0.40％、Cu：0～0.40％、V：0～0.04％、Ti：0～0.020％、以及Al：0或0.010～0.050％；余量为Fe和杂质；该钢的碳当量CE＜0.45，金相组织为以细小的铁素体为基体、均匀分布珠光体的混合组织。

该铁路转向架用耐候钢合金成分的设计原理是：

C是间隙强化元素，对钢的间隙强化作用显著，是提高钢板强度最有效的元素，但C元素可以增大钢材在腐蚀环境下的微区电位差，添加较多的C对钢的耐腐蚀性能不利，影响钢的焊接性能、冲击韧性等。包晶钢的成分设计易导致钢板表面裂纹的特点，应避开包晶钢成分设计区间。较低的C含量又容易导致强度偏低，需根据钢板的强度级别，对C元素含量的下限值予以控制。

Mn在钢中起到相变强化和固溶强化的作用，同时具有提高奥氏体再结晶温度区间的作用，可提高钢板强度，但Mn含量太高，易形成MnS偏析，导致低温冲击韧性下降。

Cu是提高钢耐腐蚀性能最主要、最普遍的合金元素，但是Cu元素容易在晶界富集，容易引起铜脆，导致钢板表面产生碎裂纹，影响钢板表面质量。

Ni能降低钢在低温时的韧性转变温度，并能强化铁素体并细化珠光体。实现钢板再较低温度下具有良好的冲击韧性。同时可以减轻Cu元素引起的铜脆现象。