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(nai)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(gang)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)(de)基礎上，研發(fa)的(de)(de)鐵(tie)(tie)路(lu)貨(huo)車車體用(yong)(yong)TCS鐵(tie)(tie)素體不銹鋼，雖說具有(you)良好(hao)的(de)(de)耐(nai)大氣腐蝕(shi)性能(neng)，但該材料的(de)(de)焊接性較差。鐵(tie)(tie)素體不銹鋼經過熱循環(huan)后，晶粒發(fa)生劇烈(lie)長大，強度(du)有(you)所下降，沖擊韌度(du)也劇烈(lie)下降。這成為(wei)焊接工作者需要(yao)攻(gong)關的(de)(de)課題，攻(gong)關取得(de)的(de)(de)成果已(yi)在鐵(tie)(tie)路(lu)貨(huo)車車體產品中得(de)到(dao)應(ying)用(yong)(yong)，取得(de)令人滿意(yi)的(de)(de)效果。
1. TCS鐵(tie)素體不銹鋼的化學成分和力學性能(neng)
TCS鐵素體不銹鋼的(de)化學成分(fen)見(jian)表4-13。實際鋼中的(de)碳含量極(ji)低。TCS鐵素體不銹鋼的(de)力學性能見(jian)表4-14。
2. 焊接工藝
a. 焊(han)接方(fang)法和焊(han)接材料 采用(yong)實芯(xin)焊(han)絲(si)混合(he)氣體（98％Ar＋2％O2，皆為體積(ji)分數(shu)）保護焊(han)。采用(yong)奧氏體型不銹鋼(gang)焊(han)絲(si)，牌號為CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)絲(si)熔敷金屬的化學成分和力學性能見表(biao)4-15和表(biao)4-16。
b. 焊(han)接(jie)參數 對于6mm對接(jie)焊(han)的試板開(kai)60°雙V形坡(po)口，焊(han)接(jie)參數見表(biao)4-17。
3. 焊接接頭顯(xian)微組織及力學性能
焊縫金(jin)屬顯微組(zu)織(zhi)為(wei)(wei)(wei)奧氏(shi)體，組(zu)織(zhi)較(jiao)細。焊接熱影響區的(de)過熱區晶(jing)粒(li)(li)長大嚴(yan)重，呈等軸狀(zhuang)分(fen)布，粗晶(jing)區的(de)晶(jing)粒(li)(li)度(du)只有1～3級，寬(kuan)度(du)為(wei)(wei)(wei)0.5～0.7mm。母材的(de)顯微組(zu)織(zhi)是以鐵(tie)(tie)素體為(wei)(wei)(wei)主，呈帶(dai)狀(zhuang)分(fen)布，鐵(tie)(tie)素體晶(jing)粒(li)(li)較(jiao)為(wei)(wei)(wei)細小。由此(ci)可見(jian)，焊接熱循環使TCS鐵(tie)(tie)素體不銹鋼的(de)鐵(tie)(tie)素體晶(jing)粒(li)(li)嚴(yan)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)區的硬(ying)度(du)（230HV）均高于母(mu)材。雖(sui)然(ran)粗晶(jing)區晶(jing)粒粗大，但硬(ying)度(du)并(bing)沒有下降(jiang)。
焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)拉(la)(la)伸、冷(leng)彎(wan)和(he)低溫(wen)沖擊試驗結果見表4-18。由于焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)拉(la)(la)伸試樣斷裂(lie)部(bu)位在焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)以外的(de)(de)母(mu)材(cai)，說(shuo)明焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)抗拉(la)(la)強(qiang)度大于母(mu)材(cai)。焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)經180°彎(wan)曲未見裂(lie)紋，接(jie)頭(tou)的(de)(de)彎(wan)曲性(xing)能良好。
焊(han)(han)接熱影響區沖擊韌度由(you)于(yu)受到粗晶區的影響，降低幅度較大，僅(jin)有15J，明顯低于(yu)母材和焊(han)(han)縫(feng)。
4. 改善焊接接頭(tou)性能
a. 調整(zheng)焊(han)接坡(po)口(kou)以改(gai)善(shan)焊(han)接接頭性能 焊(han)接時采用45°、60°和90°三種(zhong)不同角度的V形(xing)坡(po)口(kou)進行(xing)對比(bi)考核(he)，其焊(han)接參數(shu)見表4-19。除(chu)90°坡(po)口(kou)采用三道自(zi)(zi)動(dong)焊(han)外(wai)，其余都采用單(dan)道自(zi)(zi)動(dong)焊(han)。
由于(yu)焊(han)接(jie)坡(po)(po)口的增大降低了(le)焊(han)縫(feng)金屬的熔合比(bi)，這(zhe)對于(yu)以奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)材料(liao)來(lai)(lai)焊(han)接(jie)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼來(lai)(lai)說，將使焊(han)縫(feng)金屬中的Ni。提(ti)高（或者說對奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)材料(liao)的稀釋率降低）；這(zhe)將減(jian)(jian)少非(fei)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)（如馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)）的含量，再加上焊(han)接(jie)坡(po)(po)口90°時焊(han)接(jie)熱輸(shu)入減(jian)(jian)少，于(yu)是其(qi)韌性(xing)就得到(dao)改(gai)善。隨(sui)著坡(po)(po)口的增大，TCS鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)熱影響區(qu)低溫沖擊(ji)韌度也(ye)增大，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％。
