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)不銹鋼3Cr12或5Cr12制造鐵路車體，由于鐵素體不(bu)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的基礎上，研發(fa)的鐵路貨車(che)車(che)體用TCS鐵素體不銹鋼(gang)，雖說具有(you)良好(hao)的耐大氣腐蝕(shi)性(xing)能，但該材(cai)料的焊接性(xing)較(jiao)差。鐵素體不銹鋼(gang)經過(guo)熱循環后，晶(jing)粒發(fa)生劇烈長大，強度有(you)所下降，沖擊韌度也劇烈下降。這成為焊接工作者需要(yao)攻(gong)關的課題，攻(gong)關取得的成果已在鐵路貨車(che)車(che)體產(chan)品中得到應用，取得令(ling)人滿意的效(xiao)果。
1. TCS鐵素體不銹鋼的化學成分和力學性能
TCS鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)的化學(xue)成分見表4-13。實際鋼(gang)中的碳含量極低。TCS鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)的力學(xue)性能見表4-14。
2. 焊(han)接工藝
a. 焊(han)接方(fang)法和(he)焊(han)接材料 采用實(shi)芯(xin)焊(han)絲混合氣體（98％Ar＋2％O2，皆為體積分(fen)數）保護焊(han)。采用奧氏體型不銹鋼焊(han)絲，牌號為CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)絲熔敷(fu)金屬的化學(xue)成分(fen)和(he)力學(xue)性能見表4-15和(he)表4-16。
b. 焊接參(can)數(shu) 對于6mm對接焊的試(shi)板開60°雙V形坡口，焊接參(can)數(shu)見表4-17。
3. 焊(han)接接頭顯微組(zu)織及力學性能
焊縫金屬顯(xian)微(wei)(wei)組(zu)(zu)織為奧氏(shi)體(ti)，組(zu)(zu)織較細(xi)。焊接熱(re)影響區的過(guo)熱(re)區晶(jing)粒長(chang)大(da)嚴重，呈(cheng)等軸狀分布，粗晶(jing)區的晶(jing)粒度只有1～3級，寬度為0.5～0.7mm。母材的顯(xian)微(wei)(wei)組(zu)(zu)織是以鐵素(su)體(ti)為主，呈(cheng)帶狀分布，鐵素(su)體(ti)晶(jing)粒較為細(xi)小。由此可見，焊接熱(re)循環使TCS鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼的鐵素(su)體(ti)晶(jing)粒嚴重長(chang)大(da)。
母材硬(ying)度(du)最低（194HV），焊縫金屬(shu)硬(ying)度(du)（204HV）和(he)粗(cu)晶(jing)區(qu)的硬(ying)度(du)（230HV）均(jun)高于(yu)母材。雖然(ran)粗(cu)晶(jing)區(qu)晶(jing)粒粗(cu)大，但硬(ying)度(du)并沒有下降。
焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的拉伸、冷彎(wan)和低溫沖擊(ji)試驗結果(guo)見表4-18。由于(yu)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)拉伸試樣(yang)斷裂部位(wei)在(zai)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)以外的母材(cai)，說明焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)抗拉強(qiang)度大(da)于(yu)母材(cai)。焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)經180°彎(wan)曲未見裂紋(wen)，接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的彎(wan)曲性能良好(hao)。
焊接熱影響區沖擊韌(ren)度(du)由于(yu)受到(dao)粗晶(jing)區的(de)影響，降低幅度(du)較(jiao)大，僅有15J，明(ming)顯低于(yu)母材和(he)焊縫。
4. 改善(shan)焊接接頭性能
a. 調整焊(han)接(jie)(jie)(jie)坡口(kou)以改善焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭性能 焊(han)接(jie)(jie)(jie)時采用45°、60°和90°三種不(bu)同角(jiao)度的(de)V形坡口(kou)進行對比(bi)考(kao)核(he)，其焊(han)接(jie)(jie)(jie)參數見表4-19。除(chu)90°坡口(kou)采用三道自動(dong)焊(han)外，其余都采用單道自動(dong)焊(han)。
由于(yu)(yu)焊接坡口的(de)增(zeng)大降(jiang)低(di)了焊縫(feng)金(jin)屬的(de)熔合比(bi)，這(zhe)對于(yu)(yu)以奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接材料來焊接鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)來說，將使焊縫(feng)金(jin)屬中的(de)Ni。提(ti)高（或(huo)者說對奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接材料的(de)稀釋(shi)率降(jiang)低(di)）；這(zhe)將減少非奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)（如馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)）的(de)含量，再加上焊接坡口90°時(shi)焊接熱(re)輸(shu)入減少，于(yu)(yu)是其韌性就得到改善。隨著(zhu)坡口的(de)增(zeng)大，TCS鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接熱(re)影響區低(di)溫沖擊韌度也增(zeng)大，如圖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％。
