鑄鋼件在鐵路貨車轉(zhuǎn)向架、鉤緩制動(dòng)裝置及車體中常用于關(guān)鍵配件，如搖枕、側(cè)架、從板座、沖擊座、鉤體、鉤舌、鉤尾框及緩沖器等。由于上述配件在鐵路貨車的運(yùn)行中主要承受交變動(dòng)載荷或頻繁的沖擊摩擦，因此車輛運(yùn)用一段時(shí)間后在段修或廠修時(shí)常常發(fā)現(xiàn)上述鑄鋼配件產(chǎn)生疲勞裂紋或接觸面磨損等問題，需要進(jìn)行檢修。

傳統(tǒng)的鑄鋼件缺陷檢修是將缺陷清除后采用焊條電弧焊的方法，但近年來，為滿足鐵路貨車重載技術(shù)的需求，采用的鑄鋼件強(qiáng)度級(jí)別越來越高，為鑄鋼件焊修帶來了較大的難度，如2004年以前一般是ZG230－450或B級(jí)鋼，之后主要有鑄造C級(jí)、CC級(jí)鋼、E級(jí)鋼、鍛造E級(jí)鋼，缺陷焊修后經(jīng)常出現(xiàn)裂紋或車輛在使用過程中再次出現(xiàn)裂紋的情況。為此，我們針對(duì)鐵路貨車鑄鋼配件缺陷進(jìn)行調(diào)查分析、對(duì)缺陷焊修技術(shù)開展工藝研究。

1. 鐵路貨車采用的主要鑄鋼件

（1）鑄鋼件種類 鐵路貨車產(chǎn)品允許對(duì)缺陷進(jìn)行修復(fù)的主要鑄鋼件有搖枕、側(cè)架、鉤體、鉤舌、鉤尾框、搖動(dòng)座及軸箱等配件，具體如表1所示。

（2）鑄鋼件的化學(xué)成分及力學(xué)性能 鐵路貨車采用的鑄鋼件化學(xué)成分如表2所示，力學(xué)性能如表3所示。

2. 檢修車鑄鋼件缺陷調(diào)查分析

對(duì)2010年上半年我公司檢修的13A車鉤鉤舌、鉤尾框和13B鉤舌缺陷情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，裝配面磨耗厚度減薄和配件彎角部位或受拉伸部位裂紋較多。

3. 鑄鋼件缺陷焊修技術(shù)

（1）焊接性分析 根據(jù)成分計(jì)算碳當(dāng)量可間接預(yù)測(cè)其焊接性，碳當(dāng)量如表4所示。

由表4可知，ZG230—450、鑄造B級(jí)鋼焊接性一般，焊接時(shí)可根據(jù)工件厚度、環(huán)境溫度情況采取相應(yīng)的預(yù)熱措施；鑄造B+級(jí)鋼焊接性比B級(jí)鋼稍差，預(yù)熱需根據(jù)具體情況確定；鑄造C、CC、E級(jí)鋼均屬中碳調(diào)質(zhì)鋼，其碳當(dāng)量均在0.7%左右，焊接性較差，焊接時(shí)均須采取相應(yīng)的工藝措施，如焊前預(yù)熱、焊后保溫緩冷或回火熱處理。

由于ZG230－450焊接性良好，所以我們僅對(duì)其余型號(hào)的鑄鋼件進(jìn)行斜Y形坡口抗裂性試驗(yàn)。分別在室溫環(huán)境下和焊前預(yù)熱下進(jìn)行焊接試驗(yàn)。

焊接參數(shù)如表5所示，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表1 鐵路貨車主要鑄鋼件種類

表2 鐵路貨車采用的鑄鋼件化學(xué)成分

表3 鐵路貨車采用的鑄鋼件力學(xué)性能及硬度

表4 各類鑄鋼件碳當(dāng)量 （%）

根據(jù)碳當(dāng)量，斜Y形坡口抗裂性試驗(yàn)，鑄造B、B+、C、CC、E級(jí)鋼，在焊前不預(yù)熱和預(yù)熱兩種情況下進(jìn)行焊接試驗(yàn)，結(jié)果如下。

首先，焊前不預(yù)熱時(shí)，B級(jí)鋼試驗(yàn)焊縫表面、根部、斷面均未發(fā)現(xiàn)裂紋。其次，C、CC、E級(jí)鋼，焊前不預(yù)熱時(shí)焊縫表面經(jīng)目視并輔助磁粉探傷下發(fā)現(xiàn)通長(zhǎng)裂紋；焊前預(yù)熱150℃時(shí)，C、CC級(jí)鋼經(jīng)表面及斷面解剖和根部檢查，未發(fā)現(xiàn)有裂紋，E級(jí)鋼在根部位置存在裂紋，經(jīng)檢測(cè)根部裂紋率為10%。

（2）模擬配件缺陷焊修工藝試驗(yàn) 為便于試驗(yàn)研究，我們分別鑄出B+、C、E級(jí)鋼鋼坯，利用其上的原始鑄造氣孔、夾砂等缺陷在不同工藝條件下模擬配件缺陷進(jìn)行焊修或堆焊，在鋼坯上打磨溝槽模擬裂紋進(jìn)行焊修，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，焊接時(shí)均開V形坡口焊接；為對(duì)比環(huán)境溫度、焊接層數(shù)對(duì)焊接接頭的影響，模擬進(jìn)行了不同始焊溫度、不同焊接層數(shù)的堆焊試驗(yàn)，具體焊接參數(shù)如表7所示。

表5 斜Y坡口試驗(yàn)焊接參數(shù)

表6 斜Y坡口抗裂性試驗(yàn)結(jié)果

表7 鑄鋼件模擬缺陷焊修或堆焊參數(shù)

首先，宏觀金相。對(duì)焊接接頭進(jìn)行宏觀金相試樣制備，具體如圖1~圖3所示。

通過觀察圖1~圖3宏觀金相試樣，證明焊接接頭熔合良好。

其次，硬度測(cè)試。焊后對(duì)試件進(jìn)行加工取樣，對(duì)焊接接頭進(jìn)行HV10硬度測(cè)試。

（3）試驗(yàn)結(jié)果分析 首先，B+級(jí)鋼在單層多道堆焊、或多層多道堆焊時(shí)，工件始焊溫度為－6℃、環(huán)境溫度為13℃時(shí)，硬度均未超過380HV，但是單層多道焊焊縫硬度高于母材本體，多層多道焊隨著焊接道數(shù)的增加，焊縫和熱影響區(qū)的硬度逐漸降低。

其次，C級(jí)鋼在單層多道堆焊或多層多道堆焊時(shí)，工件始焊溫度：圖2a，圖2c為－6℃，圖2b為8℃、環(huán)境溫度為13℃時(shí)，只有在單層多道堆焊時(shí)，硬度超過350HV，其余均未超過350HV，與B+級(jí)鋼具有相同的規(guī)律，即：多層多道焊時(shí)，硬度會(huì)逐漸降低，但隨著始焊溫度的提高，硬度降低。

最后，鑄造E級(jí)鋼在單層多道堆焊或多層多道堆焊時(shí)，工件始焊溫度為－6℃、環(huán)境溫度為13℃時(shí)，只有在單層多道堆焊時(shí)，硬度超過350HV，其余均未超過350HV，與B+級(jí)鋼具有相同的規(guī)律，即：多層多道焊時(shí)，硬度會(huì)逐漸降低。

4. 結(jié)語

（1）鑄鋼ZG230－450、B、B+級(jí)鋼焊接性良好，焊接時(shí)只要注意避免在5℃以下的溫度焊接；如果在5℃以下焊接，則需采取焊前預(yù)熱、焊后保溫緩冷措施，也可保證焊接接頭性能。

（2）鑄造C、CC、E級(jí)鋼經(jīng)斜Y形坡口試驗(yàn)證明，焊接性較差，易出現(xiàn)冷裂紋，所以焊前預(yù)熱提高起始焊接溫度、焊后采取保溫緩冷措施非常重要。

（3）多層多道焊有利于后道對(duì)前道的回火作用，同時(shí)前道焊縫對(duì)后道具有預(yù)熱作用，因此對(duì)于配件磨耗時(shí)，采取多層多道堆焊焊縫性能較好；而對(duì)于裂紋的焊修如果坡口開制較小時(shí)，單焊道焊淬硬傾向較為顯著。

圖1 B+級(jí)鋼模擬缺陷焊修或堆焊時(shí)宏觀金相

圖2 C級(jí)鋼模擬缺陷焊修或堆焊時(shí)宏觀金相

圖3 E級(jí)鋼模擬缺陷焊修或堆焊時(shí)宏觀金相