不锈钢车体的优缺点是什么(简述不锈钢车体的优缺点？)
简述不锈钢车体的优缺点？
它是车辆结构的主体。车体的强度和刚度关系到车辆的安全性、可靠性和舒适性，车体的防腐防腐能力、表面保护和装饰方法，车辆的外观、寿命和维护系统，车体的重量关系到能耗、加减速、载客量甚至列车编组形式(牵引比)。这些都直接影响到作业质量和经济效益。
由于铁道车辆车体长期处于强烈振动、外部气候条件、乘客量大且不稳定的条件下，其整体结构形式、性能和技术经济指标主要取决于车体材料。在设计铁路车体时，对车体部件和内部装饰所用材料的基本要求是：应具有部件所要求的高强度和刚度、重量轻、耐老化、耐污染、耐磨、耐光等特性，并适于改善环境(隔热、隔音和更好的采光)和舒适性(减振等)。).目前，城市轨道交通车体结构使用的材料主要是经济型的车辆用不锈钢和铝合金。下面从机械性能、重量、工艺等方面对不锈钢车体和铝合金车体进行分析比较。
不锈钢车身成熟安全
不锈钢的两个主要优点使其适合作为客车车身材料：一是具有优异的耐腐蚀性和防锈性，可以省去客车车身外板的涂装工序，大大节约维修成本。其次，与普通钢材相比，不需要考虑防腐涂层，因此可以减少板材厚度，有利于车身轻量化，从而节约能源，减少尾气排放。目前常用的车身不锈钢有两种：SUS304和SUS301L，都是奥氏体不锈钢。
日本从1958年开始在部分乘用车外板使用SUS304不锈钢防腐，但在其他部位没有使用，所以轻量化效果不明显。早在1934年，美国帕德公司就生产出不锈钢车辆，实现了轻量化。1962年底，车辆完全不锈钢化，与当时的普通钢制车体相比，车体重量减轻了2吨。以1974年的石油危机为契机，节能的要求使得车辆更加轻量化。最终开发出在高强度下具有较好焊接性和加工性的不锈钢，并改进了焊接方法。到1978年，车身用不锈钢已经投入实际使用，基本上所有车辆都使用SUS304不锈钢，车重减轻了1吨到1.5吨。
此后，日本山手线采用了这种新型车辆，生产发展迅速，得到社会认可。现在运行的车辆是在1990年进一步改进后设计的，实现了轻量化，减少了零件和焊接点的数量。由于全不锈钢车辆的重量比铝制车辆轻，因此被班车和节能车辆广泛用于多次减速和提速的郊区交通，现在占国有铁路线路的60%。
用于车辆的不锈钢需要具有优异的耐腐蚀性、高强度、适于冲压和弯曲的高加工性以及组装成结构部件所需的优异的焊接性。奥氏体不锈钢，如SUS304和SUS301L，可以满足上述要求。SUS304的含碳量按JIS标准小于等于0.15%,但实际上大多小于0.08%,这主要是由于整车装配时焊接热影响区的Cr碳化物发生晶界腐蚀开裂所致。然后为了抑制Cr碳化物的析出，开发了碳含量低于0.03%的SUS301L奥氏体不锈钢。现在这个钢种已经基本用在不锈钢车上了。
新型不锈钢车采用超低碳([C]lt0.03%)的SUS301L特种经济型不锈钢。SUS301L可以通过冷轧来调节其强度和延性水平，根据轧制率的不同分为LT、DLT、st、MT、HT五个强度等级。低温材料
汽车材料大多是焊接在一起的，因此热影响区的耐蚀性非常重要。在SUS301L的研制中仔细讨论后发现，在化学成分对晶界腐蚀的影响中，N和Ni的影响较小，但基本上由碳含量决定。因此，SUS301L的碳含量降低到0.03%以下，以保证其耐腐蚀性。
焊接部分的强度是另一个重要因素。原本有科研人员担心，为了保证SUS301L焊接件的耐蚀性，将碳含量降低到0.03%会影响其强度。然后，通过添加N元素解决了这个问题，并保证了较好的强度。
除了铁路客车，最近，以为首的新兴国家开始将不锈钢应用于运煤卡车。由于煤中含有多种S元素，耐硫酸腐蚀性能优异的不锈钢被成功开发应用，其成分为低C、N含量的11Cr-18Mn-0.75Ni-Ti。
铝合金轻量化的新方向
关注铝合金的应用。目前，日本新干线的乘客数量正在迅速增加，高速铁路的实现使人们再次考虑车体轻量化的问题。根据计算，如果车身重量减少10%,可以节能6%,减少6%的CO2。减轻车辆结构重量的方法有三种：改变结构方式；改变适用材料的材质(由钢改为铝合金)；改变室内产品的构成。对于新干线车辆来说，除了骨架、平台架等部件采用高强度钢外，外板也采用高强度钢板，提高了它们之间的接合程度，从而实现更好的轻量化。
为了进一步减轻重量，日本决定用铝合金挤压材代替钢材将脊柱和外板连接在一起。由于铝合金材料在同等强度下更轻，且大部分挤压材料不需要骨干材料与外板的接合，有利于节省构件组装的建造成本。
在铝合金车体的开发设计中，应注意以下问题：一是焊接结构用铝合金(A6N01合金、A7N01合金)和抗应力腐蚀(SCC)7000系列合金的开发技术；二是挤压型材的生产工艺，如减薄、加宽、镂空等；第三，铝合金结合技术(MIG焊、搅拌摩擦焊)，挤压型材适合焊接和提高尺寸精度。
新干线的车体结构有两种。300系新干线的车体结构是由横跨车辆全长(24.5m)的整体挤压型材(长、薄壁、宽)组成的车顶材料、侧外板和车地板结构(以下简称单体结构)，最大部分宽600mm。梁采用A7N01-T5材料(7000系列合金)，因为这种合金强度高，焊接热影响部位强度下降很小。
700系新干线的车体结构为纵向整体结构组成的车顶和侧外板结构，由A6N01-T合金(长、薄壁、宽)中空挤压型材(宽560mm)纵向跨越车辆全长组成。在每个纵向材料的连接部分，如300系列，为了补充焊接造成的强度降低，连接部分被局部加厚以保证其强度。纵向材料的端部为桶形复合结构，从而取代车辆周围的其他部件，成为紧凑的结构。这种复合结构也适用于700系新干线。这种结构的隔音问题还没有完全解决，目前还在改进中。
大型薄壁中空挤压材料的应用和车辆周围零件的简化，通过车辆零件的减少和接头线的简化，有效地促进了自动化，同时由于零件的插入和组合，大大简化了施工操作。
铝合金制造技术。Al-Zn-Mg合金(7000系)的焊接部分虽然在焊接热的影响下强度下降，但在室温下放置后具有强度恢复的特性。铝合金车辆是焊接结构
挤压技术。300系新干线已应用于宽度为600 mm的挤压型材，壁厚由原来的极限4 mm降至2.3 mm，700系新干线对空心型材的宽宽薄壁要求越来越高，壁厚由300系整体挤压型材的2.3 mm降至空心挤压型材的2 mm。为了使挤压速度最大化，经过对挤压坯料加热温度和挤压速度优化的专项研究，最终实现了等温变形条件下薄壁空心型材的高效生产。
挤压模具设计技术。为了确定空心挤压型材的减薄工艺，除等温变形挤压工艺外，还应改进挤压模具的设计。比如流量分配等新模具的开发和新模具的组合等。从而达到设计、制造、使用和改进模具全过程的目的，提高挤出材料的尺寸精度。
不锈钢与铝合金
对比表明，不锈钢车体的力学性能和耐火性能强于铝合金车体，其熔点高于铝合金车体，因此不锈钢车体具有更好的安全性。铝合金车体的屈服强度、抗拉强度、延伸率和弹性模量约为不锈钢车体的1/3，铝合金车体的刚度小于不锈钢车体。因此，在铝合金车体设计中，一般通过尽可能增加板厚和端面来提高车体的弯曲刚度。
不锈钢车体采用板梁组合整体承载全焊接结构。为了不降低板材的强度和变形，应尽量采用点焊，尤其是强度较高的材料，不允许以任何形式焊接。用接触焊代替电弧焊是不锈钢车体的另一个特点和技术关键。
价格方面，SUS304不锈钢和6000系铝合金的原材料单价差不多，但是不锈钢车体是板梁结构，需要大量的工装、模具、夹具、模板和中间检验手段。制作过程极其复杂，人力物力浪费。铝合金车体一般采用大型桁架空心型材焊接而成，空心铝型材由厂家一次性轧制而成。整车厂家只需要下料、组装、氩弧焊，工艺简单，省工省料。所以成品价格还是不锈钢车体偏高。
不同材料车体的耐蚀性对车体的使用寿命起着重要的作用。与铝合金相比，不锈钢在耐腐蚀方面具有明显的优势。耐火性方面，不锈钢的熔点在1400以上，而铝合金只有630~650，300以上变软变形。所以不锈钢车体的耐火性比铝合金车体好很多。从以上几个方面来看，不锈钢车体的使用寿命要比铝合金车体长。
为了适应全球节能减排的发展，在铁路轨道加快发展的同时，利用铝材减轻车体重量也很重要，应该引起重视。同时，在选择车身材料时，也要综合考虑安全性、整车寿命、成型性等诸多因素，力求经济、安全、优质、高效。
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