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(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(tie)素(su)體不(bu)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(zai)3Cr12的(de)基礎上，研發(fa)的(de)鐵(tie)路貨(huo)車車體用(yong)(yong)TCS鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)，雖說具有(you)良好的(de)耐(nai)大氣(qi)腐蝕性能(neng)，但該材料的(de)焊接性較差。鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)經過熱(re)循環后(hou)，晶粒(li)發(fa)生劇(ju)烈長大，強度有(you)所(suo)下降(jiang)，沖擊韌度也劇(ju)烈下降(jiang)。這成為焊接工作者需要攻關的(de)課題，攻關取(qu)得的(de)成果已(yi)在(zai)鐵(tie)路貨(huo)車車體產品(pin)中得到應用(yong)(yong)，取(qu)得令(ling)人(ren)滿意的(de)效果。
1. TCS鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)的化學(xue)(xue)成分和(he)力學(xue)(xue)性能
TCS鐵素體(ti)不銹鋼的化學成分見表4-13。實際鋼中的碳含量極低。TCS鐵素體(ti)不銹鋼的力學性能見表4-14。
2. 焊接(jie)工(gong)藝
a. 焊(han)(han)接方法和(he)焊(han)(han)接材(cai)料(liao) 采(cai)用實(shi)芯焊(han)(han)絲混合(he)氣體(ti)（98％Ar＋2％O2，皆為體(ti)積分數）保護焊(han)(han)。采(cai)用奧氏體(ti)型不銹鋼焊(han)(han)絲，牌(pai)號為CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)(han)絲熔敷金屬的化學成分和(he)力學性(xing)能見(jian)表4-15和(he)表4-16。
b. 焊接(jie)參數 對于6mm對接(jie)焊的試(shi)板開(kai)60°雙V形坡口，焊接(jie)參數見表(biao)4-17。
3. 焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)顯微(wei)組織及力學性能
焊(han)縫金屬(shu)顯微組(zu)織為(wei)(wei)奧氏體(ti)(ti)，組(zu)織較細。焊(han)接(jie)熱(re)(re)影響(xiang)區的過熱(re)(re)區晶(jing)粒(li)(li)(li)長大嚴重(zhong)，呈等軸狀分布(bu)，粗晶(jing)區的晶(jing)粒(li)(li)(li)度只(zhi)有1～3級，寬(kuan)度為(wei)(wei)0.5～0.7mm。母材的顯微組(zu)織是(shi)以鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)為(wei)(wei)主(zhu)，呈帶狀分布(bu)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)(li)(li)較為(wei)(wei)細小。由此可見(jian)，焊(han)接(jie)熱(re)(re)循環(huan)使TCS鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼的鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)(li)(li)嚴重(zhong)長大。
母(mu)材硬度最低（194HV），焊縫金(jin)屬硬度（204HV）和粗晶區的硬度（230HV）均高(gao)于母(mu)材。雖(sui)然粗晶區晶粒粗大，但硬度并沒有(you)下降(jiang)。
焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)拉(la)(la)伸、冷彎(wan)和(he)低溫沖擊試驗結果見(jian)表4-18。由于(yu)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭拉(la)(la)伸試樣(yang)斷裂部(bu)位(wei)在焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭以外的(de)母材(cai)，說明焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭抗拉(la)(la)強度(du)大于(yu)母材(cai)。焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭經180°彎(wan)曲(qu)未(wei)見(jian)裂紋，接(jie)(jie)頭的(de)彎(wan)曲(qu)性能良(liang)好。
焊接熱影(ying)響區(qu)沖擊韌度(du)由于受(shou)到粗晶區(qu)的影(ying)響，降低幅度(du)較大(da)，僅有15J，明顯(xian)低于母材(cai)和焊縫。
4. 改善焊接接頭性(xing)能
a. 調(diao)整(zheng)焊接(jie)(jie)坡(po)口(kou)(kou)以改(gai)善(shan)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性(xing)能 焊接(jie)(jie)時采(cai)用45°、60°和90°三種不同角(jiao)度的V形坡(po)口(kou)(kou)進(jin)行對比考核(he)，其焊接(jie)(jie)參(can)數見表(biao)4-19。除90°坡(po)口(kou)(kou)采(cai)用三道(dao)自動焊外，其余(yu)都采(cai)用單(dan)道(dao)自動焊。
由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)接坡(po)(po)口的(de)(de)(de)(de)增大降(jiang)低(di)了焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)熔合比，這(zhe)對(dui)于(yu)以(yi)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)接材料來焊(han)(han)(han)接鐵(tie)(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼來說，將使焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)Ni。提高（或者說對(dui)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)接材料的(de)(de)(de)(de)稀釋率降(jiang)低(di)）；這(zhe)將減少(shao)非奧(ao)氏(shi)體（如馬氏(shi)體）的(de)(de)(de)(de)含量，再加上(shang)焊(han)(han)(han)接坡(po)(po)口90°時焊(han)(han)(han)接熱輸入減少(shao)，于(yu)是其韌性就得到改善。隨著坡(po)(po)口的(de)(de)(de)(de)增大，TCS鐵(tie)(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)接熱影(ying)響區低(di)溫沖擊韌度也(ye)增大，如圖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％。
