如何进行铁路货车车辆用不锈钢TCS345的焊接

    TCS345是专为铁路货车车辆研制的一种经济型Cr12铁素体不锈钢，以代替耐蚀性不够高的耐候钢。其化学成分和力学性能见表5-61和表5-62，其C+N、S+P含量都较低。金相组织为F+少量低碳M，晶粒细小，夹杂物水平较低。

    表5-61    TCS345铁素体不锈钢的化学成分（质量分数，%）实测值

    表5-62    TCS345铁素体不锈钢的力学性能实测值

   (1)焊接工艺试验

   1)焊接方法选择：常用焊接方法对HAZ宽度和热输入的影响如图5-20所示。从中可见，MAG焊和脉冲MAG焊热输入较小。尽管TIG焊热输入更小，但因生产率的关系不予考虑。

    图5-20    常用焊接方法对HAZ宽度和热输入的影响

   2)焊接材料选择：为确保接头的塑、韧性，宜选择Cr-Ni奥氏体型不锈钢焊接材料。经试验，选择哈尔滨焊接研究所研制的E308L-G以焊接TCS345，E309L-G以焊接TCS345与低碳钢及低合金钢的异种钢接头，焊丝直径Φ1.2mm，焊丝熔敷金属的化学成分和力学性能见表5-63和表5-64。保护气体组分为φ(Ar) 98%+φ(CO2)2%～5%。

    表5-63    焊丝熔敷金属的化学成分（质量分数，%）

    表5-64    焊丝熔敷金属的力学性能

   3)焊接性试验  ①厚度为12mm板斜Y形坡口焊接裂纹敏感性试验：以MAG焊焊接同种钢和异种钢，表面和断面裂纹率均为0，表明对冷裂纹不敏感；②焊接接头力学性能试验：厚度为12mm板对接接头力学性能试验结果见表5-65，各项性能均符合相关标准要求；③焊接接头疲劳试验：试验接头有：TCS345 -TCS345对接、TCS345-耐候钢对接、TCS345-TCS345角接、TCS345-耐候钢角接、TCS345-TCS345搭接；加载方式r=-1（对称循环），加载频率70Hz，试验温度室温。结果对接接头和角接接头的疲劳强度为130～140MPa，高于车辆设计要求；但搭接接头仅27. 8MPa，明显偏低；④焊缝重复受热试验：对厚度为6mm板进行了两道焊模拟焊接试验，以表5-72参数焊接，第1道晶粒度4~5级（母材为8级），第2道焊后HAZ晶粒度降为2~3级，但HAZ宽度变化不大。模拟接头力学性能试验表明：强度和塑性下降幅度不大，但HAZ的韧性降到规定要求以百。

    表5-65    焊接接头力学性能试验结果

   (2)焊接工艺参数确定  在焊丝直径和熔滴过渡方式确定的情况下，焊接电流和电弧电压也已基本确定，影响热输入的主要参数就是焊接速度了。MAG焊时焊接速度对HAZ宽度的影响如图5-21所示，试验表明在控制对接焊缝热输入7kJ/cm、角接焊缝热输入8kJ/cm时，焊接速度应> 450mm/min。为此确定的焊接工艺参数见表5-66。

    图5-21    MAG焊焊接速度对HAZ过热区宽度的影响

    表5-66    厚度为6mm板MAG焊焊接参数

   (3)结果评定  TCS345铁素体不锈钢采用E308L-G、E309L-G焊丝的MAG焊是可行的，但应以较小热输入焊接，重要承载焊缝避免采用搭接接头，装配焊接时应避免焊缝重叠和多次受热，以免影响接头的综合性能。

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