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(shi)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素(su)體不銹鋼3Cr12或5Cr12制造鐵路車體，由于鐵素體不銹(xiu)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(zai)3Cr12的(de)(de)基礎上，研(yan)發的(de)(de)鐵(tie)路貨車車體(ti)用TCS鐵(tie)素體(ti)不銹鋼，雖說(shuo)具有良好的(de)(de)耐大氣腐蝕性(xing)能，但該材料的(de)(de)焊接性(xing)較差(cha)。鐵(tie)素體(ti)不銹鋼經過熱循(xun)環后，晶粒(li)發生劇(ju)烈長大，強度有所下降，沖擊韌(ren)度也劇(ju)烈下降。這成(cheng)為焊接工作者需(xu)要攻關(guan)的(de)(de)課題(ti)，攻關(guan)取得(de)的(de)(de)成(cheng)果已在(zai)鐵(tie)路貨車車體(ti)產品中(zhong)得(de)到應用，取得(de)令人(ren)滿意的(de)(de)效果。
1. TCS鐵素體(ti)不銹鋼的化(hua)學成分和力學性能
TCS鐵(tie)素體(ti)不銹鋼的化(hua)學(xue)成分見(jian)表4-13。實際鋼中的碳含量極(ji)低。TCS鐵(tie)素體(ti)不銹鋼的力學(xue)性能見(jian)表4-14。
2. 焊接工藝
a. 焊(han)(han)接方法和焊(han)(han)接材(cai)料 采(cai)(cai)用(yong)實芯焊(han)(han)絲混合氣體（98％Ar＋2％O2，皆為體積分(fen)數）保護焊(han)(han)。采(cai)(cai)用(yong)奧氏體型(xing)不銹鋼焊(han)(han)絲，牌號為CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)(han)絲熔敷金(jin)屬的化(hua)學(xue)成分(fen)和力學(xue)性能(neng)見(jian)表(biao)4-15和表(biao)4-16。
b. 焊接(jie)(jie)參(can)數(shu) 對(dui)于6mm對(dui)接(jie)(jie)焊的試(shi)板開60°雙V形坡口，焊接(jie)(jie)參(can)數(shu)見表4-17。
3. 焊接接頭顯微組(zu)織及力學性能
焊(han)縫金屬顯微組織為(wei)奧(ao)氏體(ti)，組織較細。焊(han)接(jie)(jie)熱(re)影響區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)過熱(re)區(qu)(qu)(qu)晶粒(li)(li)長大嚴重，呈(cheng)等軸狀分(fen)布，粗晶區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)晶粒(li)(li)度只有1～3級，寬度為(wei)0.5～0.7mm。母材的(de)(de)顯微組織是以鐵(tie)素(su)體(ti)為(wei)主，呈(cheng)帶狀分(fen)布，鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒(li)(li)較為(wei)細小。由(you)此可見，焊(han)接(jie)(jie)熱(re)循環使TCS鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒(li)(li)嚴重長大。
母(mu)材硬(ying)度(du)最低（194HV），焊縫金屬硬(ying)度(du)（204HV）和粗晶(jing)區(qu)的硬(ying)度(du)（230HV）均高于母(mu)材。雖然(ran)粗晶(jing)區(qu)晶(jing)粒粗大(da)，但硬(ying)度(du)并沒有下降。
焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)拉伸、冷彎和低溫沖擊試驗結果見表4-18。由于(yu)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)拉伸試樣(yang)斷(duan)裂部位在焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)以外的(de)母材(cai)(cai)，說明焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)抗拉強度大于(yu)母材(cai)(cai)。焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)經180°彎曲未見裂紋，接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)彎曲性能良好。
焊(han)接熱影(ying)響區沖擊韌(ren)度(du)由于(yu)受到粗(cu)晶區的影(ying)響，降低(di)(di)幅度(du)較大，僅有15J，明(ming)顯低(di)(di)于(yu)母材和焊(han)縫。
4. 改(gai)善焊接(jie)接(jie)頭性能
a. 調整焊(han)接坡口(kou)以(yi)改善焊(han)接接頭(tou)性能 焊(han)接時采用(yong)(yong)45°、60°和90°三種不同(tong)角度的V形坡口(kou)進行對比考核，其(qi)焊(han)接參數見表4-19。除(chu)90°坡口(kou)采用(yong)(yong)三道自動(dong)焊(han)外(wai)，其(qi)余都采用(yong)(yong)單道自動(dong)焊(han)。
由于(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)坡(po)(po)(po)口(kou)的(de)(de)增(zeng)大降(jiang)(jiang)低了焊(han)(han)縫金屬(shu)的(de)(de)熔合比，這(zhe)(zhe)對于(yu)以奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料來(lai)焊(han)(han)接(jie)(jie)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)來(lai)說(shuo)，將使焊(han)(han)縫金屬(shu)中的(de)(de)Ni。提高（或者說(shuo)對奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料的(de)(de)稀(xi)釋(shi)率降(jiang)(jiang)低）；這(zhe)(zhe)將減(jian)少(shao)非奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)（如馬氏(shi)體(ti)(ti)）的(de)(de)含量，再加上焊(han)(han)接(jie)(jie)坡(po)(po)(po)口(kou)90°時(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱輸入減(jian)少(shao)，于(yu)是(shi)其韌(ren)性就得到改善。隨著坡(po)(po)(po)口(kou)的(de)(de)增(zeng)大，TCS鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱影(ying)響(xiang)區低溫沖擊韌(ren)度也增(zeng)大，如圖4-1所示(shi)。
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％。
