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(xiu)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(ji)礎上，研發的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)路(lu)(lu)貨車(che)車(che)體用(yong)TCS鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)，雖(sui)說具有良好的(de)(de)(de)耐大氣腐蝕性能，但(dan)該材料(liao)的(de)(de)(de)焊接性較差。鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)經過熱循環后，晶粒發生(sheng)劇烈(lie)長大，強度有所下降，沖擊韌度也劇烈(lie)下降。這成為焊接工作(zuo)者需要攻關的(de)(de)(de)課題，攻關取(qu)得的(de)(de)(de)成果已在(zai)鐵(tie)(tie)路(lu)(lu)貨車(che)車(che)體產品(pin)中得到應用(yong)，取(qu)得令人滿(man)意的(de)(de)(de)效果。
1. TCS鐵素體不銹鋼的化(hua)學成分和(he)力學性能
TCS鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)化學成分(fen)見(jian)表4-13。實際鋼(gang)中的(de)碳含量極(ji)低。TCS鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)力學性能見(jian)表4-14。
2. 焊接工藝(yi)
a. 焊(han)接方法和焊(han)接材料 采用實芯(xin)焊(han)絲(si)混合(he)氣體(ti)（98％Ar＋2％O2，皆為體(ti)積分數(shu)）保護焊(han)。采用奧氏體(ti)型不銹鋼焊(han)絲(si)，牌(pai)號為CH1V1-308L（或E308L-G）。焊(han)絲(si)熔(rong)敷金屬的化(hua)學成分和力學性能見表4-15和表4-16。
b. 焊(han)接(jie)(jie)參數(shu) 對于6mm對接(jie)(jie)焊(han)的試板開60°雙(shuang)V形坡口，焊(han)接(jie)(jie)參數(shu)見表4-17。
3. 焊接接頭顯微組織及力學(xue)性(xing)能
焊縫金屬顯(xian)微組織為(wei)奧氏體(ti)(ti)(ti)，組織較細(xi)。焊接熱影響區的(de)(de)過熱區晶(jing)粒長(chang)大(da)嚴(yan)重，呈(cheng)等軸狀(zhuang)分(fen)布(bu)，粗晶(jing)區的(de)(de)晶(jing)粒度(du)只(zhi)有1～3級，寬(kuan)度(du)為(wei)0.5～0.7mm。母材的(de)(de)顯(xian)微組織是(shi)以(yi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)為(wei)主(zhu)，呈(cheng)帶狀(zhuang)分(fen)布(bu)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒較為(wei)細(xi)小。由此可見，焊接熱循環使TCS鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒嚴(yan)重長(chang)大(da)。
母材硬(ying)度最低（194HV），焊縫金屬硬(ying)度（204HV）和粗(cu)晶區的(de)硬(ying)度（230HV）均高于母材。雖然粗(cu)晶區晶粒(li)粗(cu)大，但硬(ying)度并沒有下(xia)降。
焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)的拉伸、冷彎和低溫沖擊(ji)試驗結果(guo)見(jian)(jian)表(biao)4-18。由于(yu)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)拉伸試樣斷裂部位(wei)在焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)以外的母材，說明焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)抗拉強度(du)大于(yu)母材。焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)經180°彎曲未(wei)見(jian)(jian)裂紋，接(jie)頭(tou)(tou)的彎曲性能良(liang)好。
焊接熱影響區(qu)(qu)沖擊韌(ren)度(du)由(you)于受到粗(cu)晶區(qu)(qu)的影響，降低幅度(du)較大，僅有15J，明顯低于母(mu)材和(he)焊縫。
4. 改(gai)善焊接接頭性(xing)能
a. 調整焊(han)接(jie)坡(po)口以改善焊(han)接(jie)接(jie)頭性能 焊(han)接(jie)時采用(yong)45°、60°和90°三(san)種不同角度的V形坡(po)口進(jin)行(xing)對比考核，其(qi)(qi)焊(han)接(jie)參數(shu)見表4-19。除(chu)90°坡(po)口采用(yong)三(san)道(dao)自動焊(han)外，其(qi)(qi)余都采用(yong)單道(dao)自動焊(han)。
由于(yu)焊(han)(han)接(jie)坡口(kou)的(de)增(zeng)(zeng)大降低了焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)熔合比，這對于(yu)以奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)材料(liao)來焊(han)(han)接(jie)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼來說(shuo)，將使(shi)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)中的(de)Ni。提高（或者(zhe)說(shuo)對奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)材料(liao)的(de)稀釋率降低）；這將減少非(fei)奧氏體(ti)（如馬氏體(ti)）的(de)含量，再(zai)加上(shang)焊(han)(han)接(jie)坡口(kou)90°時焊(han)(han)接(jie)熱(re)輸入(ru)減少，于(yu)是其韌(ren)性就得到改(gai)善。隨(sui)著坡口(kou)的(de)增(zeng)(zeng)大，TCS鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)熱(re)影響(xiang)區低溫沖擊韌(ren)度也增(zeng)(zeng)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％。
