【摘 要】
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随着我国铁路向高速、重载、低成本的方向发展,我国对铁路车辆所用材料的要求越来越严格,对材料的耐大气腐蚀能力和强度的要求越来越高。本文开发高耐蚀型Q350EWR1和Q450EWR1耐候钢,大幅度提高耐候钢耐大气腐蚀性能,以延长铁路机车的使用寿命,减少车体的更换。本文的主要研究工作和研究结论如下。（1）在低C、P和S的基础上,复合添加Cu、Cr和Ni等合金元素完成了高耐候钢Q350EWR1和Q450E
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随着我国铁路向高速、重载、低成本的方向发展,我国对铁路车辆所用材料的要求越来越严格,对材料的耐大气腐蚀能力和强度的要求越来越高。本文开发高耐蚀型Q350EWR1和Q450EWR1耐候钢,大幅度提高耐候钢耐大气腐蚀性能,以延长铁路机车的使用寿命,减少车体的更换。本文的主要研究工作和研究结论如下。（1）在低C、P和S的基础上,复合添加Cu、Cr和Ni等合金元素完成了高耐候钢Q350EWR1和Q450EWR1成分设计,利用全自动相变仪Formaster-FⅡ和DIL805变形相变仪进行变形条件和未变形条件下奥氏体连续冷却转变曲线的测定及相变点的测定。研究表明:未变形时,冷速小于0.5℃/s时,生成铁素体和珠光体,冷速大于0.5℃/s时,只有贝氏体生成;施加变形后,冷速小于1℃/s时,组织为铁素体和珠光体,冷速大于1℃/s时,只有贝氏体生成。（2）利用MMS-200热模拟实验机进行了实验钢Q350EWR1和Q450EWR1的高温变形行为研究。结果表明:Q450EWR1再结晶激活能为417kJ/mol,Q350EWR1再结晶激活能为386kJ/mol,并建立了本构方程,计算回归出了变形抗力模型。（3）利用Φ450mm热轧实验机进行实验室轧制实验,确定了综合力学性能最佳的工艺参数。加热温度1200℃,Q350EWR1终轧温度为903℃,终冷温度为720℃,显微组织主要为铁素体和珠光体,屈服强度为363MPa,抗拉强度为559MPa。Q450EWR1终轧温度为871℃,终冷温度为721℃,显微组织主要是铁素体和贝氏体,屈服强度为474MPa,抗拉强度为697MPa。（4）对实验室轧制的Q350EWR1和Q450EWR1实验钢进行了腐蚀行为研究。结果表明,两种实验钢相对Q345B的腐蚀速率小于30%,与Q450NQR1耐候钢相比耐蚀性明显提高。利用电子探针、电子扫描显微镜和X射线衍射进行了腐蚀行为和腐蚀机理的分析:腐蚀过程分为两个阶段,前期为腐蚀速率快速下降阶段,后期为腐蚀平稳阶段,通过耐蚀元素Cu、Cr和Ni的重新分配,尤其是Cr在富集处峰值达到了 12%,有效修复了锈层缺陷,使锈层整体致密,大大改善了耐腐蚀能力。（5）在承钢1780mm生产线上对Q350EWR1进行工业化试制。工业试制的Q350EWR1力学性能良好,耐腐蚀性能优良,相对Q345B腐蚀速率小于30%,满足了铁道部的要求。锈层氧化均匀,颜色由棕黄色演变为棕红色,没有出现锈层脱落现象;通过添加Cr元素含量,大大促进了稳定致密的块状α-FeOOH的生成,并使α-FeOOH更加细小。（6）开展了工业试制Q350EWR1的20%CO2和80%Ar气体保护焊研究。焊后空冷和焊后进行550℃退火时,力学性能在母材的基础上有所下降,能满足铁道部要求;退火后与不退火相比,组织较为粗大,焊缝区、熔合区、热影响区、正火区和母材之间的区别变得不明显。
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