目前，我國(guó)鐵路客、貨車輛車體的結(jié)構(gòu)件大多是由耐候鋼板經(jīng)冷沖壓和焊接而成的。然而，隨著對(duì)車輛高速化、輕量化要求的日益迫切，用于制造車輛的板材不僅要求具有良好的耐候性，以滿足車輛經(jīng)受風(fēng)吹雨打、陽光暴曬及溫度變化大的惡劣服役條件。同時(shí)，還要求所用板材既具有較高的強(qiáng)度從而可大幅度減小鋼板厚度從而降低車輛自重，又具有較大的加工硬化指數(shù)、較高的塑性和較低的屈強(qiáng)比(≤0.8)，以滿足加工制造過程中的冷成形性。傳統(tǒng)生產(chǎn)的耐候鋼已不能滿足鐵道部的新標(biāo)準(zhǔn)，迫切需要研發(fā)新的鋼種。根據(jù)鐵道部2010年12月下發(fā)的《鐵道貨車用高耐蝕型耐候鋼熱軋板(帶)技術(shù)條件(暫行)》新要求，鐵道車輛用耐候鋼的耐候性能要在目前的基礎(chǔ)上再提高一倍(即相對(duì)腐蝕率較低到30%以下)，以進(jìn)一步延長(zhǎng)鋼材的使用年限；該技術(shù)條件對(duì)鐵道貨車用高耐蝕型耐候鋼熱軋板(帶)的化學(xué)成分要求為≤0.07%C，2.5～5.5%Cr，0.10～0.65%Ni。碳元素對(duì)鋼的耐大氣腐蝕不利,同時(shí)碳對(duì)鋼的焊接性能、冷脆性能和沖壓性能有影響；鉻能在鋼表面形成致密的氧化膜，提高鋼的鈍化能力，使銹層生長(zhǎng)速度減慢。當(dāng)鉻和銅同時(shí)加入時(shí)，效果尤為明顯。鎳是一種比較穩(wěn)定的元素，加入鎳能使鋼的自腐蝕電位向正方向變化，增加了鋼的穩(wěn)定性。雖然鋼中鎳的加入可大幅提高耐候鋼的品質(zhì)，但由于鎳的價(jià)格昂貴，在適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝條件下，鉻加入量提高同樣可以獲得高耐蝕效果，故本文采用此種成分設(shè)計(jì)。
試驗(yàn)鋼采用20kg真空感應(yīng)爐冶煉，其成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：0.02C，3.5Cr，0.20Ni，0.25Cu，0.20Si，0.54Mn，0.019P，0.007S，0.021Nb，0.018Ti，0.003Als，其余為Fe。將實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行雙道次壓縮試驗(yàn)，進(jìn)行相變分析。用線切割法在鐵道車輛用高耐磨板鑄坯上取樣，加工成Φ8mm×15mm的圓柱狀試樣進(jìn)行熱模擬試驗(yàn)，熱模擬試驗(yàn)參數(shù)的選擇參照實(shí)際生產(chǎn)工藝。
觀察不同冷卻速度下的顯微組織，根據(jù)測(cè)定的膨脹曲線以及組織觀察結(jié)果，確定鐵道車輛用高耐磨板的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的相變點(diǎn)，繪制動(dòng)態(tài)CCT曲線。根據(jù)演變規(guī)律分析了冷卻速度、變形等因素對(duì)鐵道車輛用3.5%Cr高耐磨板組織與性能的影響。
隨著軋后冷卻速度的提高，鐵道車輛用3.5%Cr高耐磨板組織由多邊狀以及準(zhǔn)多邊狀鐵素體逐漸轉(zhuǎn)為貝氏體類組織。當(dāng)冷速增大到5℃/s有明顯的粒狀貝氏體組織出現(xiàn)；冷卻速度達(dá)到15℃/s時(shí)，組織中針狀鐵素體特征明顯；當(dāng)冷速增大到20～30℃/s，組織中明顯出現(xiàn)了板條貝氏體。隨冷卻速度的增加，鐵道車輛用3.5%Cr高耐磨板的硬度逐漸升高，隨冷卻速度的增加，鐵道車輛用3.5%Cr高耐磨板的硬度逐漸升高。冷速從0.1℃/s增至2℃/s時(shí)，硬度上升很快；冷速繼續(xù)增至5℃/s，硬度增加速率開始降低；再提高冷卻速度，硬度基本保持不變。理想的硬度應(yīng)在200～300HV。在試驗(yàn)條件下，鐵道車輛用3.5%Cr高耐磨板以2～5℃/s冷卻獲得的組織為理想的鐵素體貝氏體雙相組織，這種雙相組織有利于該鋼獲得高強(qiáng)度與高韌性。