朱藤輝，劉 麗，王高見(jiàn)，康丹丹

（四川西冶新材料股份有限公司，四川成都611730）

0 前言

轉(zhuǎn)向架是高速列車(chē)安全運(yùn)行的關(guān)鍵部件，不僅承擔(dān)著車(chē)輛行駛的重量級(jí)軌道振動(dòng)載荷，還關(guān)系到列車(chē)的平穩(wěn)運(yùn)行及安全可靠性，轉(zhuǎn)向架的焊接是轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計(jì)及制造過(guò)程的關(guān)鍵[1-2]。隨著高速鐵路網(wǎng)建設(shè)的逐步推進(jìn)，近年來(lái)已先后開(kāi)通哈大、哈齊等高寒地區(qū)高鐵，這對(duì)轉(zhuǎn)向架焊接材料及工藝提出了新的要求[3-4]。

在國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)向架焊絲合金及力學(xué)性能研究方面，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)及相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道均很少，金屬所陸善平[5]等人對(duì)轉(zhuǎn)向架焊絲合金成分進(jìn)行探索，主要研究200 km時(shí)速的列車(chē)轉(zhuǎn)向架材料和焊縫金屬，設(shè)計(jì)了5種不同成分的焊接材料，采用富氬氣體保護(hù)焊工藝對(duì)S355J2G3鋼板進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，研究微量合金元素Ti在焊態(tài)和焊后退火態(tài)下對(duì)焊縫金屬組織和焊接接頭性能的影響。大連交通大學(xué)王君杰[6]采用韓國(guó)生產(chǎn)的SM-70焊絲焊接轉(zhuǎn)向架專(zhuān)用Q345E鋼，孟陽(yáng)輝[7]采用冶金方法研制與09CuPTiRe鋼匹配的抗低周疲勞性能達(dá)到14MnNb焊接接頭水平的耐候鋼焊絲。

近年來(lái)，隨著我國(guó)列車(chē)速度的不斷提高，對(duì)轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架的沖擊性能提出了更高的要求，S355J2W鋼作為列車(chē)轉(zhuǎn)向架用鋼逐漸引起眾多專(zhuān)家的關(guān)注，白志范[8]等人選用H08MnSiCuCrNiⅡ焊絲，使用焊接機(jī)器人對(duì)S355J2W鋼進(jìn)行MAG焊接，研究焊接接頭的顯微組織和力學(xué)性能。盧峰華等人[9]采用G424G3Si1焊絲對(duì)S355J2W+N耐候鋼進(jìn)行MAG焊接，并研究其焊接接頭力學(xué)性能與顯微組織。

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題較為突出。從國(guó)產(chǎn)焊材在主機(jī)廠實(shí)際使用結(jié)果來(lái)看，主要體現(xiàn)在：焊接過(guò)程中飛濺較大、小電流過(guò)渡穩(wěn)定性有待提高；容易出現(xiàn)氣孔、夾渣等問(wèn)題；在角焊縫、環(huán)形焊縫部位容易出現(xiàn)咬邊等缺陷，易造成應(yīng)力集中，成為疲勞源。在進(jìn)口焊材的應(yīng)用方面，高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接采用富氬混合氣體保護(hù)焊，焊絲主要有奧地利BOHLER公司的NiCu1-IG和林肯的JM-55Ⅱ焊絲。

雖然目前焊絲能滿足轉(zhuǎn)向架焊接使用要求，但是為適應(yīng)高速鐵路在高寒地區(qū)的安全運(yùn)營(yíng)，需考慮極低溫度下的沖擊韌性，特別要求-60℃沖擊功保持在優(yōu)良水平，以保證高寒地區(qū)車(chē)輛的行車(chē)安全和大修周期。基于此，研制了一種SMA490BW轉(zhuǎn)向架用耐寒焊絲，通過(guò)高速攝像系統(tǒng)研究不同電流下焊絲電弧過(guò)渡方式，并對(duì)熔敷金屬和焊接接頭組織及性能進(jìn)行研究。

1 試驗(yàn)材料和方法

采用新研制的55GⅡ焊絲進(jìn)行試驗(yàn)，保護(hù)氣體為 φ（Ar）80%+φ（CO2）20%，焊絲及母材化學(xué)成分如表1所示。采用高頻攝像與電信號(hào)同步分析系統(tǒng)，同步采集熔滴過(guò)渡行為和電信號(hào)。電弧特性焊接試驗(yàn)參數(shù)如表2所示。

表1 55GⅡ焊絲及母材SMA490BW化學(xué)成分%

表2 55GⅡ焊絲電弧特性焊接試驗(yàn)參數(shù)

熔敷金屬性能試驗(yàn)焊接參數(shù)如表3所示，在Q345上用55GⅡ焊絲堆邊3 mm后加工坡口，單邊坡口角度為22.5°，試板尺寸300mm×150mm×20mm。疲勞試驗(yàn)采用SMA490BW鋼板，試板尺寸350 mm×175mm×12mm，坡口角度55°。焊接規(guī)范為打底190A（1道），其他250～260A（3道），道間溫度小于170℃。

表3 熔敷金屬焊接工藝參數(shù)

依據(jù)TB/T 2375-93《鐵路用耐候鋼周期浸潤(rùn)腐蝕試驗(yàn)》進(jìn)行周浸循環(huán)腐蝕試驗(yàn)，試樣尺寸60 mm×40 mm×2.5 mm。規(guī)定60 min為一個(gè)周期，包括浸泡12 min和在空氣中暴露48 min，試驗(yàn)時(shí)間分別為100 h、200 h、1 000 h。

參考GB/T3075-2008設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)疲勞試件尺寸，試驗(yàn)采用電-液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)溫度20℃～25℃，應(yīng)力比為0，采用4應(yīng)力等級(jí)，加載應(yīng)力見(jiàn)表4。試驗(yàn)頻率范圍為10～140 Hz，重復(fù)次數(shù)為 5×104～1×107次，采用升降法確定試樣疲勞極限。

表4 疲勞加載應(yīng)力等級(jí)

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 飛濺及電弧特性

焊絲在焊接電流為250 A和150 A時(shí)的外觀成形如圖1所示，在飛濺統(tǒng)計(jì)中，在250 A焊接時(shí)大約7個(gè)直徑約1 mm的飛濺，在150A焊接時(shí)大約4個(gè)直徑約1 mm的飛濺，不同參數(shù)焊接過(guò)程中飛濺均較少，焊接電弧穩(wěn)定，焊縫成形良好。

圖1 飛濺及焊縫外觀成形

采用高頻攝像與電信號(hào)同步分析系統(tǒng)同步采集150 A和250 A焊接時(shí)熔滴過(guò)渡行為和電信號(hào)。在150 A焊接，周期為130ms出現(xiàn)短路過(guò)渡4次。射流過(guò)渡階段時(shí)，電流約100～200 A，電壓約20～25 V；短路過(guò)渡時(shí)，電壓約13 V，電流可達(dá)280 A。在250 A焊接，周期為130 ms短路過(guò)渡6次。射流過(guò)渡階段時(shí)，電流約200～300 A，電壓約26 V，短路過(guò)渡時(shí)，電壓21 V，電流320 A。

3.2 熔敷金屬力學(xué)性能

按照GB/T 228-2008及GB/T229-2007的要求，測(cè)試焊絲55GⅡ熔敷金屬的力學(xué)性能，結(jié)果如表5所示。熔敷金屬在-20～-80℃的系列沖擊試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。采用日立U8010型掃描電鏡分析不同溫度下的沖擊斷口形貌，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知，隨著沖擊溫度的降低，斷口中韌窩的深度逐漸降低，當(dāng)溫度降到-60℃時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)小范圍的準(zhǔn)解理斷裂，呈現(xiàn)出河流狀花樣，準(zhǔn)解理斷裂范圍隨溫度的降低逐漸擴(kuò)大，在-60℃時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔选?/p>

表5 55GⅡ焊絲熔敷金屬力學(xué)性能

圖2 55GⅡ熔敷金屬系列溫度沖擊試驗(yàn)

圖3 55GⅡ熔敷金屬系列溫度沖擊斷口

圖4 55GⅡ焊縫金屬金相組織

圖5 55GⅡ熔敷金屬夾雜物的形態(tài)及其能譜分析

表6 焊縫金屬夾雜物能譜分析結(jié)果

焊絲55GⅡ焊縫金屬金相組織如圖4所示，主要為貝氏體、珠光體和鐵素體的混合組織。焊縫金屬-60℃沖擊斷口夾雜物能譜分析見(jiàn)圖5，統(tǒng)計(jì)2組夾雜物能譜分析結(jié)果，其組成見(jiàn)表6。

3.3 接頭疲勞性能

試樣在4應(yīng)力級(jí)水平下對(duì)接接頭疲勞極限如圖6所示，應(yīng)力為360 MPa時(shí)，試樣疲勞壽命均達(dá)到1 000萬(wàn)次，由在370 MPa下應(yīng)力水平數(shù)據(jù)可知，疲勞試樣出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定情況，且斷裂位置均出現(xiàn)在夾持端，其原因主要是機(jī)械故障而非疲勞斷裂。根據(jù)有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，采用升降法計(jì)算得到55GⅡ疲勞極限為374 MPa。

在380MPa應(yīng)力下的疲勞試樣宏觀斷口形貌如圖7所示。裂紋起源于焊縫，疲勞壽命為3 545 000次，疲勞源處存在明顯氣孔，裂紋在此處萌生、擴(kuò)展。穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)向四周均勻擴(kuò)展，擴(kuò)展邊界近似為圓形，擴(kuò)展區(qū)內(nèi)擴(kuò)展脊線清晰可見(jiàn)。圖7b為疲勞源區(qū)，局部可見(jiàn)平坦的光滑面與大量聚集的粒度不同的類(lèi)球形顆粒和塊狀顆粒，該類(lèi)球形顆粒為氧化物夾渣，此處存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，裂紋優(yōu)先從此處萌生。圖7c為穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)的微觀形貌，區(qū)域內(nèi)可見(jiàn)明顯的二次裂紋和疲勞輝紋，局部可見(jiàn)由大塑變引起的微孔洞。圖7d為瞬斷區(qū)形貌，韌窩深淺、大小各不相同。

3.4 耐腐蝕試驗(yàn)

焊絲55GⅡ熔敷金屬與高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架用SMA490BW耐候鋼母材的腐蝕速率和腐蝕失重比見(jiàn)表7。

圖6 55GⅡ?qū)咏宇^疲勞極限

采用式（1）計(jì)算腐蝕速率，采用式（2）計(jì)算腐蝕失重比。

式中 V 為腐蝕速率（單位：g·mm-2·h-1）；P 為腐蝕失重比；G0為腐蝕前質(zhì)量（單位：g）；G1為腐蝕清洗后質(zhì)量（單位：g）；S 為試樣面積（單位：mm2）；t為腐蝕時(shí)間。

由表7可知，在100 h腐蝕試驗(yàn)中，焊絲55GⅡ腐蝕速率低于轉(zhuǎn)向架母材SMA490BW，焊絲平均腐蝕速率為1.03 g/m2·h，SMA490BW腐蝕速率為1.43 g/m2·h。

在200h腐蝕試驗(yàn)中，焊絲55GⅡ腐蝕速率仍低于轉(zhuǎn)向架母材，焊絲平均腐蝕速率為0.785 g/m2·h，SMA490BW腐蝕速率為0.875 g/m2·h。

在1 000 h腐蝕試驗(yàn)中，焊絲55GⅡ腐蝕速率高于轉(zhuǎn)向架母材，焊絲平均腐蝕速率為0.456 g/m2·h，SMA490BW腐蝕速率為0.376 g/m2·h。

圖7 55GⅡ?qū)咏宇^疲勞斷口典型形貌

3.5 分析及討論

3.5.1 焊絲成分控制對(duì)電弧穩(wěn)定性的影響

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是車(chē)輛結(jié)構(gòu)中較為復(fù)雜的部分，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中飛濺較大，小電流過(guò)渡穩(wěn)定性以及容易出現(xiàn)氣孔、夾渣等一直是國(guó)內(nèi)焊材普遍存在的問(wèn)題。為改善焊接工藝，焊絲設(shè)計(jì)時(shí)降低C含量，加入適量Ti，控制O和N等氣體含量，嚴(yán)格控制鋼中殘余元素Mg、Ba、Ca和Zr等易形成夾雜物的元素含量，以提高焊接電弧的穩(wěn)定性，降低飛濺。在焊絲冶煉時(shí)，通過(guò)爐外精煉或電渣重熔冶煉方式，控制鋼液中的鈦、氧和氮在一個(gè)限定范圍內(nèi)，特別是焊接電弧放電過(guò)程中一定量的氧濃度能有效改善熔滴表面張力，在電弧力作用下得到尺寸更為細(xì)小的熔滴，大顆粒短路過(guò)渡幾率減少，焊接過(guò)程中飛濺量也急劇減小，很難形成大顆粒飛濺。高速攝像和采集的U-I圖的電流電壓信號(hào)顯示，熔滴過(guò)渡形式主要為大滴過(guò)渡、排斥過(guò)渡和一部分短路過(guò)渡。由圖1可知，55GⅡ焊絲飛濺極少，電弧穩(wěn)定，工藝表現(xiàn)優(yōu)異，原因在于通過(guò)焊絲冶煉成分的合理調(diào)整匹配，在不同焊接參數(shù)下，可有效調(diào)控熔滴過(guò)渡形式處于大滴過(guò)渡和部分短路過(guò)渡，短路過(guò)程減小，排斥過(guò)渡增加，可降低飛濺，特別是有效減少大顆粒飛濺。

表7 55GⅡ焊縫金屬及母材SMA490BW周浸試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.5.2 合金成分對(duì)組織及低溫韌性的影響

為改善焊縫及HAZ區(qū)組織和性能，在20世紀(jì)80年度初期，新日鐵公司的新名等人提出在Si-Mn鋼中加入0.016%～0.022%的鈦，以提高大熱輸入焊接時(shí)熔合區(qū)的韌性，日本住友金屬公司研究了原油儲(chǔ)槽及壓力容器600 MPa鋼板的強(qiáng)度和抗裂紋性能，認(rèn)為Si和Cr是劇烈惡化韌性的元素，應(yīng)盡量減少。在國(guó)內(nèi)的低合金耐候鋼氣保焊絲中，通常添加較多的C、Si作為脫氧劑，較高的Si含量可獲得較好的熔池溫度以及流動(dòng)性，但是C、Si含量過(guò)多易形成滲碳體或者島狀馬氏體，在HAZ區(qū)域容易形成粗大鐵素體組織，降低沖擊韌性。從抗裂性和韌性的角度考慮，焊絲中控制 Mn/Si比在 2：1～3：1 之間，有利于提高低溫沖擊韌性。

由表 1 可知，55GⅡ焊絲采用 C、Mn、Si、Mo 等多元素的固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化作用來(lái)保證焊縫強(qiáng)度；通過(guò)Cr-Ni-Cu合金元素的交互作用來(lái)保證焊縫耐大氣腐蝕性能。適量提高焊絲的Ni含量，降低C含量，添加適量的Mo、Ti以及控制錳硅比約為2.5可有效提高低溫沖擊韌性。微量的Ti通過(guò)細(xì)小彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)來(lái)抑止γ晶粒粗化，有利于得到細(xì)晶鐵素體組織。適量的Mo和Ti聯(lián)合作用下可以彌補(bǔ)低碳對(duì)焊縫強(qiáng)度的損失并細(xì)化晶粒，Mo、Ti聯(lián)合作用有效調(diào)整γ→α轉(zhuǎn)變溫度并使轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間變窄，形成均勻的細(xì)晶鐵素體組織，可有效提高低溫沖擊韌性。比較含 TiN[w（Ti）=0.022%]鋼和一般鋼的CCT圖可知，鋼中微細(xì)TiN可使等溫轉(zhuǎn)變曲線左移，即微細(xì)TiN明顯促進(jìn)鐵素體轉(zhuǎn)變，顯微組織中無(wú)粗大的中間組織，呈現(xiàn)微細(xì)的鐵素體-珠光體組織，韌性得到顯著改善。另一方面，適量的鈦與氮、氧在電弧作用下形成高溫穩(wěn)定的氧化物和氮化物，在焊接熔池凝固過(guò)程中，適量細(xì)小鈦的氧化物和氮化物分散在奧氏體晶內(nèi)促進(jìn)形核，實(shí)現(xiàn)奧氏體晶粒細(xì)化，以獲得良好的沖擊韌性。由表6可知，55GⅡ焊絲焊縫金屬夾雜物主要是 Al2O3和（Ti、Si）xOy，數(shù)量少且尺寸較小，主要為球形夾雜物，未出現(xiàn)大尺寸不規(guī)則的TiN化合物。這些彌散分布的細(xì)小尺寸夾雜物有利于促進(jìn)形核，細(xì)化晶粒，提高焊縫金屬?zèng)_擊韌性。

合金Mn、Ni、Mo等奧氏體穩(wěn)定化元素的增加會(huì)使C曲線右移。Mn、Ni會(huì)降低珠光體鼻溫[10]。在多層多道焊接時(shí)，由于冷卻時(shí)間t8/5和高溫停留時(shí)間均出現(xiàn)不同程度的延長(zhǎng)，冷卻曲線與C曲線右移，將進(jìn)入鐵素體轉(zhuǎn)變區(qū)間，有利于形成鐵素體、貝氏體以及珠光體的混合組織。在貝氏體和鐵素體的復(fù)相組織中，鐵素體會(huì)增加貝氏體塑性變形的延展范圍[11]。由表5和圖4可知，焊絲55GⅡ焊縫金屬金相組織主要為貝氏體、珠光體和鐵素體混合組織，不僅具有優(yōu)良的-60℃低溫沖擊韌性，延伸率也達(dá)到25.5%。此外，通過(guò)采用降低C來(lái)抑制MA組元的生成，通過(guò)冶煉超低S、P等雜質(zhì)元素盤(pán)條以保證焊縫純凈化，也是提高低溫沖擊韌性的有效方法。由圖3c和圖5可知，即使在溫度-60℃時(shí)，斷口仍有足夠多的維持塑性的韌窩，但也出現(xiàn)少量的準(zhǔn)解理斷裂刻面，沖擊韌性均值高達(dá)96 J以上。

3.5.3 疲勞及耐腐蝕性能分析

結(jié)合圖6和圖7分析可知，隨著應(yīng)力水平的增加，疲勞壽命的分散性呈逐漸降低趨勢(shì)。對(duì)于相同試驗(yàn)條件下得到的焊接試樣，應(yīng)力水平較高時(shí)，局部的缺陷對(duì)微觀裂紋的疲勞擴(kuò)展速率加速效果不明顯，缺陷對(duì)裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展壽命的影響不顯著，疲勞壽命分散性較小。反之，當(dāng)應(yīng)力水平較低時(shí)，微裂紋擴(kuò)展速率相對(duì)高應(yīng)力水平下較緩，局部缺陷存在對(duì)裂紋的加速作用會(huì)放大，進(jìn)而對(duì)疲勞壽命產(chǎn)生較大影響。

由圖7可知，疲勞斷口微觀特征包含源區(qū)、擴(kuò)展區(qū)、瞬斷區(qū)三個(gè)特征區(qū)域。斷口源區(qū)特征表明：疲勞裂紋起源于焊縫中淺表層或內(nèi)部的氣孔、夾渣等缺陷處，缺陷與基體的界面處具有較高的應(yīng)力集中系數(shù)，對(duì)循環(huán)載荷敏感，裂紋也優(yōu)先在這些部位萌生。擴(kuò)展區(qū)的主要微觀形貌是疲勞輝紋，局部存在一些由塑變引起的微孔，瞬斷區(qū)的主要形貌是等軸韌窩。

對(duì)Cr-Ni-Cu合金體系的耐候鋼耐腐蝕機(jī)理研究已經(jīng)非常深入。但是要保證高寒條件下韌性和耐腐蝕優(yōu)良的新型焊絲合金，尚無(wú)公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道。55GⅡ焊絲在耐候性能方面，隨著焊縫中Ni含量的增加，銹層中穩(wěn)定性保護(hù)銹層物相α-FeOOH的比例增加且更為細(xì)化，Ni元素能夠增加耐候鋼銹層的致密性。隨著周浸時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，銹層厚度逐漸增大，銹層抵御氧和酸根離子侵入的作用增大。Cu的合金化能夠促進(jìn)陰極發(fā)生的鐵銹中的某些組分還原成Fe3O4，從而使含更多Fe3O4的連續(xù)內(nèi)銹層形成。同時(shí)，通過(guò)提高表面鑄層的粘附性來(lái)抑制陽(yáng)極鐵氧化成鐵銹。Cr元素可以使鋼的氧化膜變得更致密，從而提高其鈍化能力。Masato Y等人研究了Cr元素的耐蝕機(jī)理，隨著Cr含量的增加，α-FeOOH得到明顯鈍化，當(dāng)其含量高于5%時(shí)，有效抑制氯離子侵入。Kamimura T.等人的研究結(jié)果表明，在干濕交替變化過(guò)程中，Cr元素能有效阻止干燥階段時(shí)三價(jià)鐵的還原，保障穩(wěn)定性銹層的形成，鋼的耐蝕性也得到提高。

3.5.4 工藝評(píng)定試驗(yàn)

中車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司工程實(shí)驗(yàn)室將55GⅡ焊絲比照國(guó)外進(jìn)口材料進(jìn)行了全套工藝評(píng)定試驗(yàn)。根據(jù)四方公司高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架焊接規(guī)范《焊絲工藝評(píng)定及焊接工藝性試驗(yàn)》的規(guī)定，分別完成了電弧特性的工藝對(duì)比試驗(yàn)以及對(duì)接試件、角接試件的焊接試驗(yàn)。

從2007年3月開(kāi)始，美國(guó)經(jīng)濟(jì)增速在5.25%的聯(lián)邦基金利率下顯現(xiàn)疲態(tài)，受次貸危機(jī)沖擊，宏觀周期開(kāi)始掉頭，但未對(duì)油價(jià)形成壓倒性利空。同時(shí)，全球的原油實(shí)物需求高企不下，伊核問(wèn)題和尼日利亞局勢(shì)加劇，盡管OPEC原油總產(chǎn)量從3000萬(wàn)桶/日增加到3200萬(wàn)桶/日以上，仍然跟不上中國(guó)等新興市場(chǎng)的需求增速，美國(guó)原油庫(kù)存持續(xù)下降，庫(kù)存周期占主導(dǎo)。

樣品A（進(jìn)口焊絲）以及西冶55GⅡ焊絲焊接SMA490BW材料，在150 A和250 A焊接電流條件下電弧特性及飛濺試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 焊絲電弧特性及熔滴過(guò)渡比較

對(duì)接接頭試件焊接完成后進(jìn)行無(wú)損探傷（MT，UT），檢驗(yàn)合格后加工試件，對(duì)無(wú)損檢測(cè)合格試件依據(jù)1SO 15614-1加工4個(gè)彎曲試件和2個(gè)拉伸試件。西冶55GII焊絲對(duì)接接頭拉伸及彎曲試樣如圖8所示。

西冶55GⅡ和樣品A焊絲對(duì)接接頭彎曲試驗(yàn)結(jié)果顯示，未發(fā)現(xiàn)裂紋、斷裂等缺陷。對(duì)無(wú)損檢測(cè)合格試件依據(jù)1SO 15614-1加工硬度試件，采用沃伯特432SVD自動(dòng)轉(zhuǎn)塔維氏試驗(yàn)顯示，試驗(yàn)結(jié)果均滿足ISO 15614-1中關(guān)于硬度試驗(yàn)的要求。按照ISO 4136進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、按照ISO 5173進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表9所示。

55GII焊絲對(duì)接試件按GB/T 3075加工疲勞試樣驗(yàn)證疲勞性能，疲勞試驗(yàn)應(yīng)力水平為370 MPa，應(yīng)力比R=0，試樣數(shù)量為3，均實(shí)現(xiàn)1×107次循環(huán)未斷裂，具體如表10所示。

圖8 西冶55GⅡ?qū)咏宇^拉伸及彎曲試樣

表9 樣品A焊絲和西冶55GⅡ焊絲對(duì)接接頭性能測(cè)試結(jié)果

表10 西冶55GⅡ焊絲接頭疲勞性能

經(jīng)過(guò)中車(chē)青島四方股份公司嚴(yán)格的工藝評(píng)定和國(guó)外知名焊材公司高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架焊絲比對(duì)試驗(yàn)，可以看出：西冶新研制的轉(zhuǎn)向架焊絲55GⅡ操作性能優(yōu)良，飛濺少，具有良好的電弧特性及優(yōu)良的力學(xué)性能，綜合性能優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，完全滿足動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)論

（1）成功研制了一種轉(zhuǎn)向架用耐寒焊絲，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量，通過(guò)微合金化，增加Ni含量，添加Mo、Ti以及控制O、N，從而改善焊接電弧穩(wěn)定性，減少飛濺，同時(shí)大大提高低溫沖擊性能。熔覆金屬-40℃平均沖擊功為129 J，-60℃平均沖擊功可達(dá)97 J。

（2）55GⅡ焊絲組織主要為貝氏體、珠光體及鐵素體，熔敷金屬抗拉強(qiáng)度達(dá)到565 MPa，屈服強(qiáng)度為468 MPa，延伸率達(dá)到25%以上。在360～390 MPa應(yīng)力級(jí)條件下經(jīng)過(guò)1×107循環(huán)，采用升降法計(jì)算得到55GⅡ焊接接頭疲勞極限為374 MPa。

（3）55GⅡ焊絲焊縫金屬在 100 h、200 h、1 000 h時(shí)間的腐蝕失重比分別為1.128%、1.728%和3.561%，即使在10倍于標(biāo)準(zhǔn)腐蝕時(shí)間條件下，焊絲抗腐蝕性比較穩(wěn)定，腐蝕失重比與轉(zhuǎn)向架用SMA490BW鋼板相當(dāng)，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。

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