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體不銹鋼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)基礎上(shang)，研(yan)發的(de)鐵(tie)路貨車(che)車(che)體(ti)用(yong)TCS鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，雖說具有(you)良(liang)好的(de)耐大氣腐蝕性能，但(dan)該材料的(de)焊接性較(jiao)差。鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)經(jing)過熱(re)循環后，晶粒發生(sheng)劇烈長大，強度有(you)所下降(jiang)，沖擊韌度也劇烈下降(jiang)。這成為(wei)焊接工作(zuo)者需要攻(gong)關的(de)課(ke)題，攻(gong)關取(qu)得的(de)成果已在鐵(tie)路貨車(che)車(che)體(ti)產品中得到應用(yong)，取(qu)得令人滿意的(de)效果。
1. TCS鐵素體不銹(xiu)鋼的化學成分和(he)力學性能
TCS鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的化學成分見(jian)表4-13。實際鋼中的碳含量極低。TCS鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的力學性能見(jian)表4-14。
2. 焊接工(gong)藝
a. 焊(han)接(jie)方法和焊(han)接(jie)材(cai)料 采用實芯(xin)焊(han)絲混合氣(qi)體（98％Ar＋2％O2，皆(jie)為(wei)體積分(fen)數）保(bao)護焊(han)。采用奧(ao)氏體型(xing)不銹鋼焊(han)絲，牌號為(wei)CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)絲熔敷金屬(shu)的化學成分(fen)和力學性能見表(biao)4-15和表(biao)4-16。
b. 焊(han)接參(can)數 對(dui)于(yu)6mm對(dui)接焊(han)的試板開60°雙(shuang)V形坡口(kou)，焊(han)接參(can)數見表4-17。
3. 焊接接頭(tou)顯微(wei)組織及力學性(xing)能(neng)
焊(han)縫金屬顯微組織(zhi)為(wei)(wei)奧氏體(ti)，組織(zhi)較細(xi)。焊(han)接熱(re)影響區(qu)的(de)(de)過(guo)熱(re)區(qu)晶(jing)粒(li)(li)長(chang)大嚴重(zhong)，呈等軸狀分布，粗晶(jing)區(qu)的(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)度只有1～3級，寬度為(wei)(wei)0.5～0.7mm。母材(cai)的(de)(de)顯微組織(zhi)是以鐵(tie)素(su)(su)體(ti)為(wei)(wei)主，呈帶狀分布，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)晶(jing)粒(li)(li)較為(wei)(wei)細(xi)小。由此可見(jian)，焊(han)接熱(re)循環(huan)使TCS鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)晶(jing)粒(li)(li)嚴重(zhong)長(chang)大。
母(mu)(mu)材硬度(du)最低（194HV），焊縫金(jin)屬硬度(du)（204HV）和(he)粗晶(jing)區(qu)的硬度(du)（230HV）均高于母(mu)(mu)材。雖(sui)然粗晶(jing)區(qu)晶(jing)粒(li)粗大(da)，但硬度(du)并沒有下(xia)降。
焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)拉伸(shen)、冷(leng)彎和低(di)溫沖擊試驗結果見表(biao)4-18。由(you)于焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)拉伸(shen)試樣斷(duan)裂部位在(zai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)以外的(de)母材，說(shuo)明(ming)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)抗拉強度大于母材。焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)經180°彎曲未見裂紋，接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)彎曲性能良(liang)好。
焊接熱影(ying)響區沖擊韌度(du)由于(yu)受到粗晶區的(de)影(ying)響，降低幅度(du)較大，僅(jin)有15J，明顯低于(yu)母材和焊縫。
4. 改善(shan)焊接接頭性(xing)能
a. 調整焊(han)接(jie)坡(po)口(kou)(kou)以改(gai)善焊(han)接(jie)接(jie)頭性能(neng) 焊(han)接(jie)時采用(yong)45°、60°和90°三種不同角度(du)的V形坡(po)口(kou)(kou)進行對(dui)比考核，其焊(han)接(jie)參數(shu)見表4-19。除90°坡(po)口(kou)(kou)采用(yong)三道(dao)自動(dong)焊(han)外，其余都(dou)采用(yong)單(dan)道(dao)自動(dong)焊(han)。
由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)接(jie)坡口(kou)的(de)(de)(de)增大(da)降(jiang)低了焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)(de)熔合比(bi)，這對于(yu)以奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)材料(liao)來(lai)焊(han)(han)(han)接(jie)鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)來(lai)說(shuo)(shuo)，將(jiang)使焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)中的(de)(de)(de)Ni。提高（或者說(shuo)(shuo)對奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)材料(liao)的(de)(de)(de)稀釋率(lv)降(jiang)低）；這將(jiang)減(jian)少(shao)非奧(ao)氏(shi)體（如(ru)馬氏(shi)體）的(de)(de)(de)含量，再加上(shang)焊(han)(han)(han)接(jie)坡口(kou)90°時焊(han)(han)(han)接(jie)熱輸入減(jian)少(shao)，于(yu)是其(qi)韌性就得到改(gai)善。隨著坡口(kou)的(de)(de)(de)增大(da)，TCS鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)熱影響區低溫沖擊韌度也增大(da)，如(ru)圖(tu)4-1所示。
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％。
