目前，我國鐵路客、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，還要求所用板材既具有較高的強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準，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(即相對腐蝕率較低到30%以下)，以進一步延長鋼材的使用年限；該技術(shù)條件對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。碳元素對鋼的耐大氣腐蝕不利,同時碳對鋼的焊接性能、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，使銹層生長速度減慢。當(dāng)鉻和銅同時加入時，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。
試驗鋼采用20kg真空感應(yīng)爐冶煉，其成分為（質(zhì)量分數(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。將實驗鋼進行雙道次壓縮試驗，進行相變分析。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的圓柱狀試樣進行熱模擬試驗，熱模擬試驗參數(shù)的選擇參照實際生產(chǎn)工藝。
觀察不同冷卻速度下的顯微組織，根據(jù)測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，繪制動態(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)；冷卻速度達到15℃/s時，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，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度與高韌性。