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(ti)不銹鋼由于鉻、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(gang)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3Cr12的(de)(de)(de)(de)基礎上，研(yan)發(fa)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)路貨(huo)車(che)車(che)體(ti)用(yong)TCS鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹鋼，雖說具(ju)有良好的(de)(de)(de)(de)耐大氣腐蝕性能，但該材料(liao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)性較差。鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹鋼經(jing)過熱循環后，晶粒(li)發(fa)生劇烈(lie)長大，強度(du)有所下(xia)降，沖(chong)擊(ji)韌(ren)度(du)也劇烈(lie)下(xia)降。這成為焊(han)(han)接(jie)工作者需要攻關的(de)(de)(de)(de)課(ke)題，攻關取得的(de)(de)(de)(de)成果已在鐵(tie)(tie)路貨(huo)車(che)車(che)體(ti)產品中得到應(ying)用(yong)，取得令(ling)人(ren)滿意的(de)(de)(de)(de)效果。
1. TCS鐵素(su)體不銹鋼的(de)化學成分和(he)力學性能(neng)
TCS鐵素體不銹鋼(gang)的(de)化學成(cheng)分見(jian)表4-13。實際鋼(gang)中的(de)碳含量極(ji)低(di)。TCS鐵素體不銹鋼(gang)的(de)力(li)學性能見(jian)表4-14。
2. 焊接工藝(yi)
a. 焊接方法和(he)焊接材(cai)料 采用實芯焊絲(si)混合氣體（98％Ar＋2％O2，皆為(wei)體積分(fen)數）保(bao)護焊。采用奧氏體型不銹鋼焊絲(si)，牌號為(wei)CH1V1-308L（或(huo)E308L-G）。焊絲(si)熔敷金屬的化(hua)學成分(fen)和(he)力學性(xing)能見(jian)表4-15和(he)表4-16。
b. 焊(han)接(jie)(jie)參數 對于6mm對接(jie)(jie)焊(han)的(de)試板(ban)開60°雙V形坡口，焊(han)接(jie)(jie)參數見表4-17。
3. 焊接接頭顯微組織及力學(xue)性(xing)能
焊縫(feng)金屬顯(xian)微組織為奧(ao)氏體(ti)(ti)，組織較細。焊接熱(re)(re)影(ying)響區(qu)的(de)過熱(re)(re)區(qu)晶(jing)粒(li)長大嚴重(zhong)，呈等(deng)軸狀分布(bu)(bu)，粗晶(jing)區(qu)的(de)晶(jing)粒(li)度(du)只有1～3級，寬度(du)為0.5～0.7mm。母材(cai)的(de)顯(xian)微組織是以鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)為主，呈帶狀分布(bu)(bu)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)較為細小。由(you)此可見(jian)，焊接熱(re)(re)循(xun)環使TCS鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)嚴重(zhong)長大。
母材硬(ying)度(du)最低（194HV），焊(han)縫金屬硬(ying)度(du)（204HV）和粗晶(jing)區的硬(ying)度(du)（230HV）均高(gao)于(yu)母材。雖(sui)然(ran)粗晶(jing)區晶(jing)粒粗大，但硬(ying)度(du)并沒(mei)有(you)下降。
焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)拉伸(shen)、冷彎(wan)和低(di)溫沖擊試(shi)(shi)驗結果(guo)見表(biao)4-18。由于(yu)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)拉伸(shen)試(shi)(shi)樣斷裂部位在(zai)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)以外的(de)母(mu)材，說(shuo)明(ming)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)抗拉強度大于(yu)母(mu)材。焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)經180°彎(wan)曲(qu)未(wei)見裂紋，接(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)彎(wan)曲(qu)性(xing)能良好。
焊(han)接熱影(ying)響區(qu)沖擊韌(ren)度(du)由于受到粗晶區(qu)的(de)影(ying)響，降低幅度(du)較大，僅有15J，明顯(xian)低于母材(cai)和焊(han)縫。
4. 改(gai)善焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)性能
a. 調整焊(han)(han)接(jie)坡(po)口(kou)以改善焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭性能(neng) 焊(han)(han)接(jie)時采用45°、60°和90°三(san)種不同(tong)角度(du)的(de)V形坡(po)口(kou)進行對比(bi)考核，其焊(han)(han)接(jie)參數(shu)見表4-19。除90°坡(po)口(kou)采用三(san)道自(zi)動焊(han)(han)外，其余(yu)都(dou)采用單道自(zi)動焊(han)(han)。
由于焊(han)(han)接(jie)坡口(kou)的(de)增大降低了焊(han)(han)縫金屬的(de)熔合(he)比(bi)，這對于以奧氏(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)材料來(lai)(lai)焊(han)(han)接(jie)鐵素體不銹鋼(gang)來(lai)(lai)說，將(jiang)使焊(han)(han)縫金屬中的(de)Ni。提高(gao)（或者說對奧氏(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)材料的(de)稀釋率降低）；這將(jiang)減(jian)少非奧氏(shi)體（如(ru)馬氏(shi)體）的(de)含量(liang)，再加上(shang)焊(han)(han)接(jie)坡口(kou)90°時焊(han)(han)接(jie)熱輸入減(jian)少，于是其韌(ren)性就得到改(gai)善。隨著坡口(kou)的(de)增大，TCS鐵素體不銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)熱影響區低溫沖擊韌(ren)度也增大，如(ru)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％。
