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(gang)）。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(ti)不(bu)銹(xiu)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(ti)不銹(xiu)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)，研發的(de)鐵(tie)路貨車(che)車(che)體(ti)(ti)用(yong)(yong)TCS鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼，雖說具有(you)良(liang)好的(de)耐大氣腐蝕(shi)性能，但該材料(liao)的(de)焊接(jie)性較差。鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼經(jing)過(guo)熱循環后(hou)，晶粒發生劇(ju)烈長大，強度有(you)所下降，沖擊韌(ren)度也(ye)劇(ju)烈下降。這成為(wei)焊接(jie)工作者需(xu)要攻(gong)關的(de)課(ke)題，攻(gong)關取(qu)得(de)的(de)成果已在鐵(tie)路貨車(che)車(che)體(ti)(ti)產品中得(de)到應用(yong)(yong)，取(qu)得(de)令人滿意的(de)效果。
1. TCS鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的化(hua)學成分和(he)力學性能
TCS鐵素體不銹鋼的(de)(de)化學成分見表(biao)4-13。實際鋼中的(de)(de)碳(tan)含量極低。TCS鐵素體不銹鋼的(de)(de)力學性能(neng)見表(biao)4-14。
2. 焊接工藝(yi)
a. 焊(han)接方法和(he)焊(han)接材料 采用實(shi)芯焊(han)絲(si)混(hun)合(he)氣體(ti)(ti)（98％Ar＋2％O2，皆為體(ti)(ti)積(ji)分數）保護焊(han)。采用奧氏體(ti)(ti)型不銹鋼焊(han)絲(si)，牌號為CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)絲(si)熔敷(fu)金(jin)屬的化(hua)學(xue)成分和(he)力(li)學(xue)性能見表4-15和(he)表4-16。
b. 焊(han)接參數(shu) 對于(yu)6mm對接焊(han)的(de)試板開60°雙V形坡口(kou)，焊(han)接參數(shu)見表4-17。
3. 焊接接頭顯微組織及力學性(xing)能
焊縫金(jin)屬(shu)顯微組織(zhi)為(wei)奧氏體(ti)，組織(zhi)較(jiao)細(xi)。焊接熱(re)影(ying)響區的過(guo)熱(re)區晶(jing)粒長(chang)大嚴重，呈(cheng)等軸狀分(fen)布，粗晶(jing)區的晶(jing)粒度只有1～3級，寬度為(wei)0.5～0.7mm。母材的顯微組織(zhi)是以鐵(tie)素體(ti)為(wei)主(zhu)，呈(cheng)帶狀分(fen)布，鐵(tie)素體(ti)晶(jing)粒較(jiao)為(wei)細(xi)小。由此可見，焊接熱(re)循環使TCS鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼的鐵(tie)素體(ti)晶(jing)粒嚴重長(chang)大。
母材(cai)硬度(du)最低（194HV），焊縫金屬硬度(du)（204HV）和(he)粗晶(jing)區的硬度(du)（230HV）均高于母材(cai)。雖然粗晶(jing)區晶(jing)粒粗大，但硬度(du)并沒有(you)下降。
焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的拉(la)伸(shen)、冷彎和低(di)溫沖擊試驗結(jie)果見表4-18。由于焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)拉(la)伸(shen)試樣斷裂部位(wei)在(zai)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)以外的母(mu)材，說(shuo)明焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)抗拉(la)強度(du)大于母(mu)材。焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)經180°彎曲未見裂紋，接(jie)(jie)頭(tou)的彎曲性能良好。
焊接(jie)熱影響區沖擊韌度由(you)于(yu)受到(dao)粗晶區的影響，降低(di)幅(fu)度較大，僅有15J，明顯低(di)于(yu)母材和焊縫。
4. 改善焊接接頭(tou)性能
a. 調(diao)整焊(han)(han)接(jie)(jie)坡口(kou)以改善焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性(xing)能 焊(han)(han)接(jie)(jie)時采(cai)用45°、60°和90°三(san)種不同角度的(de)V形坡口(kou)進(jin)行對比考(kao)核，其焊(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數見表(biao)4-19。除(chu)90°坡口(kou)采(cai)用三(san)道自動(dong)焊(han)(han)外，其余都(dou)采(cai)用單道自動(dong)焊(han)(han)。
由于焊(han)接坡(po)(po)口的(de)增大降低了焊(han)縫金屬(shu)的(de)熔合比，這對于以(yi)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接材料來焊(han)接鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)來說，將使焊(han)縫金屬(shu)中(zhong)的(de)Ni。提高（或者說對奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接材料的(de)稀釋率(lv)降低）；這將減(jian)少非奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)（如(ru)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)）的(de)含量，再加上焊(han)接坡(po)(po)口90°時焊(han)接熱輸(shu)入(ru)減(jian)少，于是(shi)其韌(ren)性(xing)就得到(dao)改(gai)善。隨著坡(po)(po)口的(de)增大，TCS鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接熱影響(xiang)區低溫沖擊韌(ren)度也(ye)增大，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％。
