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，通常使用的奧氏體(ti)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(zai)3Cr12的(de)(de)(de)基礎(chu)上，研發(fa)的(de)(de)(de)鐵(tie)路貨車車體用TCS鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)，雖說具(ju)有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)耐大氣(qi)腐蝕性(xing)能(neng)，但該材料的(de)(de)(de)焊接性(xing)較差(cha)。鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)經過(guo)熱(re)循環后，晶(jing)粒(li)發(fa)生劇烈(lie)長(chang)大，強度(du)有(you)所下(xia)降(jiang)(jiang)，沖(chong)擊韌度(du)也(ye)劇烈(lie)下(xia)降(jiang)(jiang)。這成為(wei)焊接工作者(zhe)需要攻(gong)(gong)關的(de)(de)(de)課題，攻(gong)(gong)關取(qu)得(de)的(de)(de)(de)成果已在(zai)鐵(tie)路貨車車體產品中得(de)到(dao)應用，取(qu)得(de)令(ling)人滿意(yi)的(de)(de)(de)效果。
1. TCS鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的化(hua)學成(cheng)分和力(li)學性能
TCS鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)的化學成(cheng)分見表(biao)4-13。實際鋼(gang)中的碳(tan)含量極(ji)低。TCS鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)的力學性能見表(biao)4-14。
2. 焊接工藝
a. 焊(han)(han)接方法(fa)和焊(han)(han)接材料 采用(yong)實芯焊(han)(han)絲(si)混合氣(qi)體(ti)（98％Ar＋2％O2，皆為體(ti)積(ji)分(fen)數(shu)）保護(hu)焊(han)(han)。采用(yong)奧(ao)氏體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)絲(si)，牌號為CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)(han)絲(si)熔(rong)敷金(jin)屬的化學成分(fen)和力學性能(neng)見表(biao)4-15和表(biao)4-16。
b. 焊(han)接參數 對于6mm對接焊(han)的(de)試板開(kai)60°雙V形坡口，焊(han)接參數見表4-17。
3. 焊接接頭顯微組(zu)織(zhi)及力(li)學性(xing)能
焊(han)縫金屬顯微組織(zhi)為奧(ao)氏體(ti)，組織(zhi)較(jiao)細。焊(han)接熱(re)(re)影響區(qu)的(de)過熱(re)(re)區(qu)晶(jing)粒長(chang)大(da)嚴重，呈(cheng)等軸狀分布，粗晶(jing)區(qu)的(de)晶(jing)粒度只有1～3級(ji)，寬(kuan)度為0.5～0.7mm。母材的(de)顯微組織(zhi)是(shi)以鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)為主，呈(cheng)帶狀分布，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)晶(jing)粒較(jiao)為細小。由此可(ke)見，焊(han)接熱(re)(re)循環(huan)使TCS鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不銹鋼的(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)晶(jing)粒嚴重長(chang)大(da)。
母材(cai)(cai)硬(ying)(ying)度(du)最低（194HV），焊(han)縫金屬硬(ying)(ying)度(du)（204HV）和粗晶區(qu)的硬(ying)(ying)度(du)（230HV）均高于(yu)母材(cai)(cai)。雖然粗晶區(qu)晶粒粗大，但硬(ying)(ying)度(du)并沒有下降。
焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)拉(la)伸、冷彎和低溫沖擊試驗(yan)結果見表4-18。由于(yu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)拉(la)伸試樣(yang)斷裂(lie)部(bu)位在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)以外的(de)母材，說明焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)抗拉(la)強度(du)大于(yu)母材。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)經180°彎曲未見裂(lie)紋，接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)彎曲性(xing)能(neng)良好。
焊(han)接熱影(ying)響(xiang)區(qu)沖擊韌度(du)由于受到(dao)粗晶區(qu)的影(ying)響(xiang)，降低幅度(du)較大，僅有(you)15J，明顯(xian)低于母材和焊(han)縫(feng)。
4. 改善(shan)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性能
a. 調整焊(han)(han)接坡口(kou)以改善(shan)焊(han)(han)接接頭性能 焊(han)(han)接時采(cai)用45°、60°和90°三(san)種不同(tong)角度的V形坡口(kou)進行對比考核(he)，其焊(han)(han)接參數見表4-19。除90°坡口(kou)采(cai)用三(san)道自動焊(han)(han)外，其余都采(cai)用單道自動焊(han)(han)。
由于焊(han)接(jie)(jie)坡(po)口(kou)的(de)(de)增(zeng)大(da)降(jiang)低了焊(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)熔(rong)合比(bi)，這對(dui)于以奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)材料來焊(han)接(jie)(jie)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)來說(shuo)(shuo)，將(jiang)使焊(han)縫(feng)金屬(shu)中的(de)(de)Ni。提高（或者說(shuo)(shuo)對(dui)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)材料的(de)(de)稀釋率降(jiang)低）；這將(jiang)減(jian)少非奧(ao)(ao)氏體(ti)（如(ru)馬(ma)氏體(ti)）的(de)(de)含(han)量，再(zai)加上焊(han)接(jie)(jie)坡(po)口(kou)90°時焊(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)輸(shu)入減(jian)少，于是(shi)其韌(ren)性就得(de)到改善。隨著坡(po)口(kou)的(de)(de)增(zeng)大(da)，TCS鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)影響區(qu)低溫沖擊韌(ren)度也增(zeng)大(da)，如(ru)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％。
