從20世紀90年代開始，我國鐵路貨車車體用鋼主要采用耐大氣腐蝕鋼（即耐候鋼）。與非耐候鋼（普通結構鋼）相比，耐蝕性有很大提高，明顯提高了車輛的使用壽命。但耐候鋼材料對腐蝕、磨損造成的車體鋼材損耗仍然相當嚴重，難以滿足車輛設計使用壽命25年的要求。當然采用不銹鋼作為鐵路貨車車體材料無疑是最為有效的解決耐腐蝕問題的方法。但是，通常使用的奧氏體不(bu)銹鋼由于鉻、鎳等合金元素含量高，造成價格昂貴，不宜使用。國外從20世紀80年代開始采用鉻、鎳含量相對較少的鐵(tie)素體不(bu)銹鋼3Cr12或5Cr12制造鐵路車體，由于鐵素體不銹鋼的耐大氣腐蝕能力遠遠高于耐候鋼，因此使用效果令人滿意。經過25年的使用，車體的耐腐蝕、耐磨損性能良好，車體內表面沒有觀察到明顯的銹蝕點，磨損量也極小。
2004年在3Cr12的(de)(de)基礎上，研(yan)發的(de)(de)鐵(tie)路貨車車體用TCS鐵(tie)素體不銹鋼，雖說具有良好的(de)(de)耐(nai)大氣腐蝕性能，但(dan)該材料(liao)的(de)(de)焊(han)接性較差。鐵(tie)素體不銹鋼經過熱循環后，晶(jing)粒發生(sheng)劇(ju)烈(lie)長大，強度(du)有所(suo)下降(jiang)，沖擊(ji)韌(ren)度(du)也劇(ju)烈(lie)下降(jiang)。這成為焊(han)接工(gong)作者需要(yao)攻(gong)關的(de)(de)課題，攻(gong)關取(qu)得(de)(de)的(de)(de)成果(guo)已在鐵(tie)路貨車車體產品中得(de)(de)到應用，取(qu)得(de)(de)令人滿意的(de)(de)效果(guo)。
1. TCS鐵素體不銹(xiu)鋼的化(hua)學成分(fen)和力學性能
TCS鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)化學成分(fen)見表4-13。實際鋼中的(de)碳含量極(ji)低。TCS鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)力學性(xing)能見表4-14。
2. 焊接工藝
a. 焊(han)接方(fang)法和(he)焊(han)接材料 采用實(shi)芯焊(han)絲(si)混合氣體（98％Ar＋2％O2，皆為(wei)體積分數(shu)）保(bao)護(hu)焊(han)。采用奧氏體型(xing)不銹鋼焊(han)絲(si)，牌號為(wei)CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)絲(si)熔敷金屬的化學成分和(he)力學性能見表4-15和(he)表4-16。
b. 焊(han)接(jie)(jie)參數(shu) 對于6mm對接(jie)(jie)焊(han)的試板開60°雙V形坡(po)口，焊(han)接(jie)(jie)參數(shu)見表4-17。
3. 焊接(jie)接(jie)頭顯微組織及力學性能
焊縫金(jin)屬顯微組織(zhi)為奧氏體(ti)(ti)，組織(zhi)較細。焊接(jie)熱影響區的過熱區晶(jing)(jing)粒長大嚴重(zhong)，呈(cheng)等軸(zhou)狀分(fen)布(bu)，粗晶(jing)(jing)區的晶(jing)(jing)粒度(du)只(zhi)有1～3級，寬(kuan)度(du)為0.5～0.7mm。母材的顯微組織(zhi)是以鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)為主，呈(cheng)帶狀分(fen)布(bu)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒較為細小。由此可見，焊接(jie)熱循環使TCS鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒嚴重(zhong)長大。
母(mu)(mu)材硬(ying)度(du)(du)最低(di)（194HV），焊縫金(jin)屬硬(ying)度(du)(du)（204HV）和粗晶(jing)區的(de)硬(ying)度(du)(du)（230HV）均高于母(mu)(mu)材。雖然粗晶(jing)區晶(jing)粒粗大，但硬(ying)度(du)(du)并沒有下降。
焊接(jie)接(jie)頭的拉(la)伸(shen)、冷彎(wan)(wan)和(he)低溫沖擊(ji)試驗結果見表4-18。由(you)于焊接(jie)接(jie)頭拉(la)伸(shen)試樣斷裂(lie)部位在焊接(jie)接(jie)頭以外(wai)的母材(cai)，說明焊接(jie)接(jie)頭抗(kang)拉(la)強度大(da)于母材(cai)。焊接(jie)接(jie)頭經(jing)180°彎(wan)(wan)曲未(wei)見裂(lie)紋，接(jie)頭的彎(wan)(wan)曲性能良好。
焊接熱影響區沖擊韌度由(you)于受(shou)到粗晶區的影響，降低幅度較大，僅有(you)15J，明顯(xian)低于母材和焊縫。
4. 改(gai)善(shan)焊(han)接接頭性能
a. 調整焊接(jie)(jie)坡(po)口(kou)以改善焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性(xing)能 焊接(jie)(jie)時采(cai)用(yong)(yong)45°、60°和90°三種不同角度的V形(xing)坡(po)口(kou)進行(xing)對比考核，其(qi)焊接(jie)(jie)參(can)數見表4-19。除90°坡(po)口(kou)采(cai)用(yong)(yong)三道自動焊外(wai)，其(qi)余都采(cai)用(yong)(yong)單道自動焊。
由于焊(han)(han)接(jie)(jie)坡口的增大(da)降(jiang)低(di)了(le)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的熔合比，這對于以奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)來(lai)焊(han)(han)接(jie)(jie)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼來(lai)說，將(jiang)使焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)中(zhong)的Ni。提高（或者說對奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)的稀釋率(lv)降(jiang)低(di)）；這將(jiang)減少非奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)（如(ru)馬氏(shi)體(ti)）的含(han)量，再加上焊(han)(han)接(jie)(jie)坡口90°時焊(han)(han)接(jie)(jie)熱輸入減少，于是(shi)其韌(ren)性就得到(dao)改善(shan)。隨(sui)著坡口的增大(da)，TCS鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)熱影響區低(di)溫(wen)沖擊韌(ren)度也(ye)增大(da)，如(ru)圖4-1所(suo)示。
b. 超聲沖擊改善焊接接頭的疲勞性能 改善焊接接頭疲勞性能的方法有多種，但采用超聲沖擊的方法來改善焊接接頭疲勞性能是近年來發展起來的，已經在生產中使用，并取得良好的效果。方法是：將超聲沖擊槍對準試樣的焊趾部位，且垂直于焊縫表面，沖擊頭的沖擊針沿焊縫方向排列。略加壓力，使其基本上是在沖擊槍自重的條件下進行沖擊處理。沖擊處理是在十字焊接接頭上進行的，沖擊處理對疲勞強度的影響如圖4-2所示。從圖中可以看到，沖擊處理的疲勞強度明顯高于未經沖擊處理的，且隨著循環次數的增加，這個差距加大。以循環次數2×106計，沖擊處理疲勞強度（272MPa）比未經沖擊處理（170MPa）地提高了60％。
