随着钢铁技术的进步和铁路车辆高速、重载、低成本要求的不断提高，铁路车辆车体材料经历了从低强度普通碳钢→低强度大气腐蚀的变化耐腐蚀钢→高强度耐大气腐蚀钢。 铝合金和高合金耐腐蚀钢，如低碳铁素体不锈钢TCS也有部分使用。
1990年以前，我国使用普通碳素钢，如Q235、A3钢等，由于耐腐蚀性能不足，1990年后被低强度耐大气腐蚀钢取代铁道用钢材，如等，产量强度约100%。 2001年以后，为适应高速、重载货运车辆的设计要求，开始采用新一代高强度耐大气腐蚀钢。
铝及其合金材料在大气环境中具有良好的耐腐蚀性能，但强度较低。 它们通常采用铆接而不是焊接，并且主要用于特种卡车。 2003年以来，我国铝合金材质的铁路专用运煤敞车投入使用。 型号为C80铁道用钢材，载重80t，自重仅20t。 目前已生产6000多台，主要应用于大同至秦皇岛之间的煤炭运输线上。 铝合金制造的车辆中梁、铆接材料（铆钉）等承重部件仍需要使用钢材。 车身铆接部位存在严重的电偶腐蚀问题。 ？
目前南非、澳大利亚和英国的铁路货车所用钢材均为TCS不锈钢，其耐腐蚀性能比耐候钢好得多。 TCS不锈钢的成本比高强度耐候钢高50%左右。 同时，其合金含量较高，在焊接过程中不可避免地会产生微裂纹，影响运行可靠性。
2004年，我国采用TCS不锈钢制造的铁路货车车体也存在焊接裂纹、热影响区韧性低等问题。 针对上述问题，铁道部提出了重复使用耐大气腐蚀钢材的要求，但耐大气腐蚀性能还需进一步提高。 介绍了铁道车辆用耐大气腐蚀钢的开发应用现状、市场需求及研发方向。
1 应用现状及市场需求
1.1 轨道车辆用耐大气腐蚀钢的开发应用现状
耐大气腐蚀钢又称耐候钢，其开发和应用始于铁路车辆。 USS公司于1934年开发出耐候钢并用其制造漏斗车。 我国于1961年开始研制耐候钢，并于1969年尝试用于铁路货车生产，至今已开发出一系列耐大气腐蚀钢。 除应用于铁路车辆外，还广泛应用于集装箱、桥梁、工程机械、户外铁塔等领域。 近年来，铁路车辆使用较多的耐大气腐蚀钢，分级和分级（表1）。 随着铁路提出高速、重载要求，更高强度得到广泛应用。 ？
铁路车辆设计寿命为25年。 希望在此期间能够保证车身的力学性能，而不需要更换钢板。 对铁路货车腐蚀磨损情况的调查发现，目前车辆使用的耐候钢材料不能满足要求。 因此，铁道部提出了新开发的耐候钢耐大气腐蚀性能在现有基础上提高一倍的目标。 钢材虽然具有足够的强度，但其耐腐蚀性能（表2）仍不能满足使用要求。
国外铁路车辆所用钢材基本来源于钢材。 虽然这些钢在强度、低温韧性等方面有所提高，但其耐大气腐蚀性能仍处于普通耐候钢的水平。 日本已开发出高镍、高铬系列耐候钢。 这些钢种具有高耐候性能，同时保持高强度。 高Cr系列耐候钢的生产技术已申请大量专利，其Cr质量分数为2%~13%。 据介绍，该系列耐候钢不仅适用于建筑结构，还适用于高湿热大气、土壤和高腐蚀环境。 应用于城市供水系统、混凝土、海水腐蚀等领域，但尚未见其在铁路车辆上应用的报道。 高镍系列耐候钢主要用于桥梁。
日本新干线列车采用Cu-P系列Yaw-Ten50钢，使车辆自重减轻7%； 罐车采用耐候钢后，自重减轻22%，载重量增加5t。
印度铁路机车车辆主要使用-A仿制的-A系列耐候钢。 德国和瑞典广泛使用Cu-P-Cr-Ni系列或Cu-P-Cr系列耐候钢来制造车辆。 其中，瑞典钢铁公司开发的Domex系列耐候钢主要用于集装箱制造，屈服强度为0～100。
1.2 市场需求
轨道车辆用钢市场取决于铁路的发展，与经济发展密切相关。 随着我国国民经济持续快速增长，铁路旅客吞吐量、货物周转量大幅增长（图1）。 为缓解铁路运输的巨大压力，近年来我国铁路投资和车辆购置成本不断增加（图2）。 截至2008年，我国铁路客车和货车保有量达到45076辆，铁路运营里程（图3）相当于每公里铁路0.566辆客车和7.42辆货车。 今明两年，我国每年都会新增铁路。 从2010年到2020年，每年都会增加新的铁路。
与国外相比，我国单位公里客货车保有量远远不能满足经济发展的需要。 据此测算，未来十年，我国每年将新建客车约3500辆，卡车约4万辆。 耐候钢板卷年消耗量超过35万吨。
2 研发方向
从实际情况来看，耐候钢的使用仍是轨道车辆的主流趋势，但强度和耐腐蚀性有待进一步提高。 目前，铁道部科学院金属与化学研究所也提出了中低合金耐候钢的再利用建议，要求新型耐候钢的耐腐蚀性能比传统高合金钢提高一倍。耐候钢，即相对腐蚀率为25%以下（传统高耐候钢相对普通碳钢的腐蚀率≤55%），其力学性能等指标与传统高耐候钢相当钢。 因此，高耐蚀、高强度、低成本是轨道车辆用钢的主要发展方向。
2.1 高耐腐蚀耐候钢的发展
铁路货车在使用过程中不断受到大气环境的腐蚀和动载的磨损。 恶劣的应用环境迫使所用钢材必须具有高耐腐蚀性。 耐候钢在我国广泛用于制造铁道车辆，但耐大气腐蚀性能（相对腐蚀速率、实验室加速腐蚀试验性能）目前只能达到普通结构钢的两倍左右。 即使采用喷漆，仍然不能完全解决钢板在使用中的问题。 加工过程中的腐蚀问题。 国外虽然采用不锈钢代替耐候钢制造铁路车辆，但成本较高，而且还存在焊接、加工等应用技术问题需要解决。 因此，开发一种耐腐蚀性能是现有耐候钢两倍、并具有优异的低温韧性和焊接性能的耐候钢已成为研究人员的主要任务。
2.2 轨道车辆用高强度耐候钢的发展
减轻车辆重量的有效措施之一是使用高强度铁路车辆用钢。 以吊船为例，美国一般车辆的自重系数约为0.30。 据介绍，新开发的敞车载重量为110.2吨至122.8吨，自重系数为0.18。 我国C64主型敞车载重量为61t，自重系数为0.366。 因此，开发轨道车辆用高强度耐候钢也是科研人员的主要任务。 高强度耐候钢的开发还需要考虑用户的使用问题以及焊接、低温冲击、冷弯等问题。
2.3 低成本轨道车辆用耐候钢的发展
使用低成本钢材是降低铁路运营成本的有效途径之一。 分析耐大气腐蚀机理，通过合金成分调整和工艺改进开发低成本、性能优异的耐候钢产品，已成为耐候钢研发的发展趋势。
随着铁路行业新一轮发展，预计到2020年我国铁路运营里程将达到12万公里，其中复线将占50%。 随着铁路装备现代化，需要生产机车、客车、货车、动车组等各类运输装备。 轨道车辆用耐大气腐蚀钢市场前景十分广阔。
我国目前用于铁道车辆的耐候钢最高强度为1级，根据试验计算其耐腐蚀性能仅为普通碳钢的2倍左右。 因此，开发低成本、强度更高、耐腐蚀性能更好的耐候钢迫在眉睫。
