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我国煤矿的运输主要依靠铁路货运,主要使用的铁路货运车型为敞车。铁路运煤敞车在露天条件下工作,其运行环境十分复杂,在经受雨雪风霜和各种复杂的混合性腐蚀介质的协同作用下,货运敞车车体及其它部件极易发生腐蚀,其中较为典型的环境是运煤货车底部形成的酸性介质腐蚀环境,对敞车车底造成强烈的硫酸腐蚀。目前铁路货车用钢Q450NQR1具有高强度和良好的耐候性能,但并不具有耐硫酸腐蚀性能,无法有效地抵御硫酸腐蚀。为了延长铁路货运敞车的使用寿命,本文采用耐硫酸腐蚀元素锑（Sb）,通过合理的化学成分及轧制工艺设计,开发了一种高强度铁路货车用新型耐硫酸腐蚀钢S450AW。论文的主要研究工作及结论如下:（1）以低碳、低磷和低硫为基础,添加锑元素来提高耐硫酸腐蚀性能,添加铬、镍和铜元素来保证耐候性能,添加铌、钛微合金元素来保证钢板力学性能,设计了三种不同成分的S450AW。（2）利用相变仪对实验钢奥氏体冷却过程中的组织演变规律进行研究,绘制了实验钢奥氏体连续冷却转变（Continuous Cooling Transformation,CCT）曲线。研究表明:在变形条件下,S450AW钢冷却速度为0.1～2℃/s时,获得的组织为铁素体和珠光体;冷却速度为2～10℃/s时,获得的组织为铁素体和贝氏体;冷却速度为10～40℃/s时,获得的组织主要为贝氏体。随着冷却速率的增加,转变组织由铁素体和珠光体过渡到铁素体和贝氏体,最后完全转变成贝氏体。（3）通过对实验钢进行组织和性能调控,确定了 S450AW的最佳成分和工艺参数。研究结果表明:S450AW钢最佳成分为0.1%Sb的Nb-Ti体系。最佳轧制工艺为:终轧温度为860～880℃,轧后水冷,卷取温度为640～660℃/s。显微组织为铁素体和珠光体,屈服强度达到460 MPa,抗拉强度为625 MPa,-40℃冲击功为152 J,其性能满足铁路货车用钢标准要求。（4）采用周期浸润腐蚀方法模拟研究了 S450AW实验钢在工业大气中的腐蚀行为。研究表明:在加速腐蚀72h后,0.06%Sb的S450AW钢的腐蚀速率为2.64 g/（m2·h）,对比钢Q345B的腐蚀速率为4.98 g/（m2·h）,S450AW相对Q345B的腐蚀速率为53.5%,满足标准（相对腐蚀速率≤55%）要求。S450AW实验钢和Q345B的腐蚀产物均为γ-FeOOH、α-FeOOH和Fe3O4,S450AW腐蚀产物中α-FeOOH的百分比高达58%。耐腐蚀元素的加入,使得腐蚀产物形貌从针絮状转变为球团状。耐腐蚀元素Cr、Cu、Ni和Sb在锈层中富集,使腐蚀产物晶粒细小,结构致密,耐大气腐蚀性能优异。（5）采用均匀全浸腐蚀方法研究了 S450AW实验钢在硫酸混合环境（H2SO4+NaCl）中的腐蚀行为。研究表明,0.06%Sb的S450AW实验钢腐蚀24h后的腐蚀速率为1.23 g/（m2·h）。0.1%Sb 的 S450AW 实验钢在 10%H2SO4+3.5%NaCl 溶液环境腐蚀 24 h 后,腐蚀速率为0.575 g/（m2.h）,Q345B的腐蚀速率为4.435 g/（m2·h）,实验钢满足腐蚀速率≤0.8 g/（m2·h）标准要求,相对Q345B腐蚀速率仅为13%。增加Sb元素含量,大幅度地提升了 S450AW的耐硫酸腐蚀性能。随着腐蚀时间从24 h增加到48 h,0.1%Sb的S450AW的年腐蚀速率从0.637 mm/a下降到0.571 mm/a。随着硫酸浓度从10%增加到20%,0.06%SbS450AW实验钢的年腐蚀速率从1.235 mm/a下降到1.031 mm/a,腐蚀产物中的Cu元素含量上升了 2倍,Sb元素上升了 5倍,S450AW在硫酸混合溶液中的耐腐蚀性能得到提升。（6）在国内某钢厂2250热连轧生产线上进行了 S450AW耐酸钢工业试制,并对其显微组织、力学性能和腐蚀性能进行研究。研究表明,工业试制S450AW耐酸钢显微组织由铁素体和珠光体组成,力学性能优异,达到了标准要求。工业大气环境下相对Q345B腐蚀速率为53.5%,硫酸混合环境下的腐蚀失重率为0.541 g/（m2·h）,表现出良好的耐大气腐蚀和耐硫酸腐蚀性能。目前已实现S450AW的工业化批量生产。（7）研究了 11、13和15 kJ/cm三种不同焊接热输入对焊接接头的组织、力学性能和耐硫酸腐蚀性能影响规律,获得了最佳焊接热输入为11 kJ/cm,焊接接头各项性能指标满足要求。其焊缝区组织以铁素体为主,热影响区组织主要为粒状贝氏体。焊接后屈服强度和抗拉强度与母材接近,延伸率和低温韧性低于母材,耐硫酸腐蚀速率为0.535 g/（m2·h）满足标准要求。