铁路货车用C级钢的生产

铁路货车用Ｃ级钢的生产





所谓C级钢，一般特指机械性能和化学成分均达到美国铁路协会（AAR）AAR-M-201和AAR-M-211C级钢标准的钢材。从1962年开始，美国经AAR批准的货运列车，所有车钩均采用C级钢。为满足铁路高速重载运输的需求，C级钢正逐步取代传统使用的普通碳素铸钢，成为我国铁路货车车钩的主导材料。



美国专利US5482675涉及的一种高强度、细晶粒的中低碳合金钢铁，铸钢成分：C 0.15-0.21%，Si 0.35-0.65%，Mn 0.90-1.30%，S£0.025%，P£0.025%，Cr 0.25-0.60%，Mo 0.10-0.30%，余量为Fe和杂质，采用适当的淬火和回火温度，可使钢材的强度、塑性和低温韧性符合AAR-M-201标准对C级钢的的要求。欧洲专利EP1306458公开的一种耐　腐蚀、耐应力腐蚀破裂并具有适当的强度和韧性平衡的透平转子钢材，其含有（重量%）C：0.01-0.10%，Si：0.01-0.50%，Mn：0.1-1.0%， Cr：9-13%，Ni：2-7%，Mo 0.3-3%，N：0.01-0.10%，此外还含B：0.0005-0.005%、Ca：0.001-0.009%、稀土元素：0.003-0.03%中的任何一种以上，其余为Fe和杂质。该合金钢的热处理采用淬火后于500-700℃进行两次以上的回火。选用合适的成分配比，可使该钢材料的抗拉强度、屈服点和断后伸长率达到AAR对C级钢的要求。



我国对低合金高强度的铸钢材料的开发历史还不长，目前研制的C级钢主要有ZG24SiMnVTi、ZG25MnCrNiMo和ZG32MnMoNiCu等三个钢种。其中，ZG24SiMnVTi系铸钢材料采用正火+回火的热处理方式，力学性能指标：σb 688.8MPa，σS 472.3MPa，δ4 24.3%，Ψ 54%，Akv(常温) 71.8J/cm2，钢材料的强度和塑性达到了AAR对C级钢的要求。戚墅堰机车车辆工艺研究所开发的ZG25MnCrNiMo C级钢，钢材成分：C 0.25%，Si 0.36%，Mn 1.36%，S 0.031%，P 0.028%，Cr 0.42%，Ni 0.43%，Mo 0.21%，Cu 0.10%，采用正火+回火的热处理方式，力学性能指标：σb 640MPa，σS 470MPa，Ψ 51%， Akv(-18℃) 43J，44J，49J(平均为45.3J)，Akv(-40℃) 27J，35J，38J(平均为33.3J)， ZG25MnCrNiMo铸钢克服了ZG24SiMnVTi铸钢的铸造性能差、可焊性不好和裂纹敏感等缺点，具有良好的机械性能和焊接性能。内蒙古第一机械制造厂研制的ZG32MnMoNiCu钢车钩材料含有Mo、Ni、Cu等合金元素，采用淬火+回火的热处理方式，属于调质C级钢，其力学性能指标：σb 623MPa，σS 417MPa，δ4 22%，Ψ 45%，Akv(-40℃) 27J。



韧性不足和低温抗脆能力差是我国铁路货车车钩存在的主要缺陷。70年代美国对车钩损坏原因进行的综合研究表明，C级钢经淬火+回火处理（即调质处理），具有回火马氏体和低贝氏体结构，有利于提高钢材料的低温韧性，更适用于制造车钩。

因此，生产调质处理的C级钢，提高钢材的综合力学性能，是今后我国铁路火车车钩材料研制的努力方向。