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[摘 要]随着我国经济建设的不断发展，高速铁路也逐渐成为备受人们欢迎的一种运输方式，在高速列车中，转向架是其中不可或缺的重要组成部分，其焊接质量会直接影响车体的承载情况以及牵引转向情况。富氩基二氧化碳焊是当前运用比较广泛的焊接工艺，在运用其焊接低合金控轧钢板的过程中，焊后退火工艺的运用会在一定程度上对转向架焊接接头产生影响。本文便从焊后退火工艺的应用意义入手，运用实验的方式，研究300—350千米高速列车转向架焊接接头，并论述该工艺在运用过程中的影响。
[关键词]焊后退火；高速列车；转向架；焊接接头
中图分类号：U270.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0041-01
前言：随着国家对高速铁路运输服务要求的不断提高，在高速列车建设过程中，对相关工艺的要求也在日益提升，时速为300—350千米的高速列车便是当前主要的铁路动车组。转向架是高速列车来运行过程中最核心的组成部分，需要有效承载车体重量，不仅如此，还承担着高速列车运行过程中的牵引、转向、缓冲以及制动等工作。随着铁路建设的不断发展，转向架在实现上述功能的基础上，还需要更加轻量化，因此，对焊接过程中相关工艺的要求也更高。
一、焊后退火工艺的应用意义
焊接结构构架是当前高速列车建设体系中运用的主要部件，可以以实际运行要求为基础，运用有针对性的建设材料，降低结构板厚度，在确保列车运行安全的基础上，更多的节约建设原料与成本。时速在300—350千米的高速列车，其转向架构架一般情况下是全焊结构，运用钢板进行侧架焊接，运用钢板压型件进行横梁焊接，在完成侧架与横梁的焊接之后，再进行组焊，从而完成整个构架的焊接[1]。这种焊接方式具有节省焊接原料、焊接强度较高、焊接过程方便等优势，但却对焊接接头的性能要求非常高。在焊接过程中，焊接接头中会存在很高的焊接应力，这种焊接应力会在很大程度上降低接头的韧性与可塑性，而运用焊后退火工艺，则能够有效的消除接头中存在的焊接应力，达到提升接头性能的目的，因此，需要进一步研究该工艺对焊接接头组织与性能的影响，从而提升接头在使用过程中的质量。
二、实验方法
本文通过实验方法，主要研究的是时速在300—350千米高速列车转向架中的焊接接头，重点研究在运用焊后退火工艺以后，焊接接头的弯曲性与冲击性变化。实验主要运用低合金控轧钢板，通过富氩基二氧化碳这种焊接工艺来完成对高速列车转向架的焊接，选用的钢板长约500毫米、宽150毫米、厚12毫米，运用NiCul—IG焊丝进行焊接。
焊接接頭的形式为上宽下窄，通过四道次完成焊接，四个焊道所运用的焊丝直径相等，都为1毫米；焊接过程中所运用的焊接电流，一焊道运用118安、二焊道与三焊道都运用的是248安、四焊道运用220安；焊接所运用的电弧电压，一焊道运用18伏、二焊道与三焊道都运用的是28伏、四焊道运用27伏；焊接过程中的速度各不相等，一焊道3.20mm？s-1、二焊道5.33mm？s-1、三焊道5.41mm？s-1、四焊道3.85mm？s-1；保护气体主要由82%的氩与18%的二氧化碳组成；气体流量控制在15L？min-1。在完成焊接工作之后，需要对一部分试板做退火处理，处理时间为3个小时，整个过程需要将试板温度保持在590℃，从而达到消除焊接接头中应力的目的[2]。
实验需要从焊接状态下的接头与退火状态下的接头中分别提取实验样品，对两者的焊缝进行分析，重点放在金属微观组织的观察上，依照相关标准，需要对接头热影响区域以及焊缝金属缺口进行实验与研究，并测试焊接接头的弯曲性能，包括横向正面与背面。对于V形缺口来说，在进行冲击测试过程中的温度可以设定为四个等级，包括0℃、-20℃、-40℃、-60℃等；在进行接头背面三点弯曲测试的过程中，压头的直径需要控制在40毫米，承辊与承辊距离需要控制在70毫米。
三、实验结果与相关分析
（一）金属微观组织
由于实验所运用的焊接方法为多道焊接，因此，焊接时不可避免的会受到焊接热源的影响，后面的焊道在焊接过程中，对于前面的焊道会产生一定程度的热处理作用，在这种作用的影响下，前面焊道中焊缝的组织也会产生一些变化。所以，在进行多道焊的过程中，焊缝中的金属组织存在柱晶区与层间金属区，其中，前者指的是经过高温冷却之后，发生γ向α转变的区域；后者指的是受到后面焊道焊接过程热处理影响的区域，且这两个区域会呈现出交替堆砌的特点[3]。
柱晶区主要包含魏氏组织、块状先共析、针状等铁素体，还有粒状贝氏体；层间金属区因为会受到层间正火的影响，其中已经不存在柱晶形态，其所表现出来的形式为珠光体与等轴晶粒铁素体向混合的状态。在保持590℃3个小时之后，因为退火过程中的温度相对较低，因此，两个区域中的金相组织并没有呈现出非常明显的变化。
（二）接头冲击性能
根据测试结果显示，如果冲击温度逐渐降低，那么无论是接头热影响区，还是焊缝金属冲击性能，都会呈现出比较明显的降低趋势；在进行退火处理之后，因为接头中的焊接应力被消除，因此两者都有明显升高。
根据实验可知，处于焊接状态下金属的冲击断口，与退火状态相比，结晶区较大，纤维区较小。根据对实验结果的观察，纤维区绝大多数呈现出韧性断裂状态，在断口处出现很多韧窝，因此，这部分区域具有相对较高的韧性与可塑性；而结晶区绝大多数呈现出脆性断裂，在断口处出现很多解理面，因此，这部分区域的韧性与可塑性都相对较差[4]。在完成退火工艺之后，断口处的纤维区增大，结晶区减少，这说明金属材料的韧性得到提升。
由此可见，运用焊后退火工艺对转向架焊接接头进行处理，可以在很大程度上使接头冲击韧性得到有效提升。
（三）接头弯曲性能
实验主要测试了焊接状态下与退火状态下焊接接头的横向正面与背面两种弯曲状态。从实验结果来看，两种弯曲之后，焊接接头都不同程度的出现裂纹，在焊接状态下，正面弯曲的接头，裂纹主要出现在焊缝内部，裂纹长度为3毫米左右；背面弯曲的接头，裂纹主要出现在熔合线部位，裂纹长度为0.5毫米左右。在进行退火处理以后，无论正面弯曲与背面弯曲，接头都没有出现裂纹。
由此可见，在转向架焊接接头中运用焊后退火工艺进行处理，能够在很大程度上使接头的弯曲性能得到有效提升。
结论
综上所述，焊后退火工艺是当前焊接高速列车转向架构架过程中的一个主要工艺，以其多方面的应用优势，在我国相关领域运用得越来越普遍。本文通过实验的方式，对时速在300—350千米高速列车转向架的焊接接头组织与性能进行了研究，得出运用焊后退火工艺，不仅不会影响到焊缝的金属微观组织，还能够在很大程度上提升构架焊接接头的冲击韧性与弯曲性能，值得在相关领域中进行推广，具有很大的应用前景。
参考文献
[1] 魏世同，陆善平，李依依等.热处理工艺对含Nb焊缝金属组织与力学性能的影响[J].金属学报，2009，09：1063-1069.
[2] 张励忠，魏丹，杜志光等.焊后退火工艺对S355J2W钢焊接接头力学性能的影响[J].北京交通大学学报，2014，06：69-72+77.
[3] 何柏林，魏康.转向架用SMA490BW钢对接接头应力集中系数有限元分析[J].表面技术，2015，10：74-78.
[4] 吴向阳，张志毅，刘拥军等.高速列车转向架SMA490BW耐候钢焊接接头低温性能研究[J].热加工工艺，2015，19：29—31+35.
[关键词]焊后退火；高速列车；转向架；焊接接头
中图分类号：U270.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0041-01
前言：随着国家对高速铁路运输服务要求的不断提高，在高速列车建设过程中，对相关工艺的要求也在日益提升，时速为300—350千米的高速列车便是当前主要的铁路动车组。转向架是高速列车来运行过程中最核心的组成部分，需要有效承载车体重量，不仅如此，还承担着高速列车运行过程中的牵引、转向、缓冲以及制动等工作。随着铁路建设的不断发展，转向架在实现上述功能的基础上，还需要更加轻量化，因此，对焊接过程中相关工艺的要求也更高。
一、焊后退火工艺的应用意义
焊接结构构架是当前高速列车建设体系中运用的主要部件，可以以实际运行要求为基础，运用有针对性的建设材料，降低结构板厚度，在确保列车运行安全的基础上，更多的节约建设原料与成本。时速在300—350千米的高速列车，其转向架构架一般情况下是全焊结构，运用钢板进行侧架焊接，运用钢板压型件进行横梁焊接，在完成侧架与横梁的焊接之后，再进行组焊，从而完成整个构架的焊接[1]。这种焊接方式具有节省焊接原料、焊接强度较高、焊接过程方便等优势，但却对焊接接头的性能要求非常高。在焊接过程中，焊接接头中会存在很高的焊接应力，这种焊接应力会在很大程度上降低接头的韧性与可塑性，而运用焊后退火工艺，则能够有效的消除接头中存在的焊接应力，达到提升接头性能的目的，因此，需要进一步研究该工艺对焊接接头组织与性能的影响，从而提升接头在使用过程中的质量。
二、实验方法
本文通过实验方法，主要研究的是时速在300—350千米高速列车转向架中的焊接接头，重点研究在运用焊后退火工艺以后，焊接接头的弯曲性与冲击性变化。实验主要运用低合金控轧钢板，通过富氩基二氧化碳这种焊接工艺来完成对高速列车转向架的焊接，选用的钢板长约500毫米、宽150毫米、厚12毫米，运用NiCul—IG焊丝进行焊接。
焊接接頭的形式为上宽下窄，通过四道次完成焊接，四个焊道所运用的焊丝直径相等，都为1毫米；焊接过程中所运用的焊接电流，一焊道运用118安、二焊道与三焊道都运用的是248安、四焊道运用220安；焊接所运用的电弧电压，一焊道运用18伏、二焊道与三焊道都运用的是28伏、四焊道运用27伏；焊接过程中的速度各不相等，一焊道3.20mm？s-1、二焊道5.33mm？s-1、三焊道5.41mm？s-1、四焊道3.85mm？s-1；保护气体主要由82%的氩与18%的二氧化碳组成；气体流量控制在15L？min-1。在完成焊接工作之后，需要对一部分试板做退火处理，处理时间为3个小时，整个过程需要将试板温度保持在590℃，从而达到消除焊接接头中应力的目的[2]。
实验需要从焊接状态下的接头与退火状态下的接头中分别提取实验样品，对两者的焊缝进行分析，重点放在金属微观组织的观察上，依照相关标准，需要对接头热影响区域以及焊缝金属缺口进行实验与研究，并测试焊接接头的弯曲性能，包括横向正面与背面。对于V形缺口来说，在进行冲击测试过程中的温度可以设定为四个等级，包括0℃、-20℃、-40℃、-60℃等；在进行接头背面三点弯曲测试的过程中，压头的直径需要控制在40毫米，承辊与承辊距离需要控制在70毫米。
三、实验结果与相关分析
（一）金属微观组织
由于实验所运用的焊接方法为多道焊接，因此，焊接时不可避免的会受到焊接热源的影响，后面的焊道在焊接过程中，对于前面的焊道会产生一定程度的热处理作用，在这种作用的影响下，前面焊道中焊缝的组织也会产生一些变化。所以，在进行多道焊的过程中，焊缝中的金属组织存在柱晶区与层间金属区，其中，前者指的是经过高温冷却之后，发生γ向α转变的区域；后者指的是受到后面焊道焊接过程热处理影响的区域，且这两个区域会呈现出交替堆砌的特点[3]。
柱晶区主要包含魏氏组织、块状先共析、针状等铁素体，还有粒状贝氏体；层间金属区因为会受到层间正火的影响，其中已经不存在柱晶形态，其所表现出来的形式为珠光体与等轴晶粒铁素体向混合的状态。在保持590℃3个小时之后，因为退火过程中的温度相对较低，因此，两个区域中的金相组织并没有呈现出非常明显的变化。
（二）接头冲击性能
根据测试结果显示，如果冲击温度逐渐降低，那么无论是接头热影响区，还是焊缝金属冲击性能，都会呈现出比较明显的降低趋势；在进行退火处理之后，因为接头中的焊接应力被消除，因此两者都有明显升高。
根据实验可知，处于焊接状态下金属的冲击断口，与退火状态相比，结晶区较大，纤维区较小。根据对实验结果的观察，纤维区绝大多数呈现出韧性断裂状态，在断口处出现很多韧窝，因此，这部分区域具有相对较高的韧性与可塑性；而结晶区绝大多数呈现出脆性断裂，在断口处出现很多解理面，因此，这部分区域的韧性与可塑性都相对较差[4]。在完成退火工艺之后，断口处的纤维区增大，结晶区减少，这说明金属材料的韧性得到提升。
由此可见，运用焊后退火工艺对转向架焊接接头进行处理，可以在很大程度上使接头冲击韧性得到有效提升。
（三）接头弯曲性能
实验主要测试了焊接状态下与退火状态下焊接接头的横向正面与背面两种弯曲状态。从实验结果来看，两种弯曲之后，焊接接头都不同程度的出现裂纹，在焊接状态下，正面弯曲的接头，裂纹主要出现在焊缝内部，裂纹长度为3毫米左右；背面弯曲的接头，裂纹主要出现在熔合线部位，裂纹长度为0.5毫米左右。在进行退火处理以后，无论正面弯曲与背面弯曲，接头都没有出现裂纹。
由此可见，在转向架焊接接头中运用焊后退火工艺进行处理，能够在很大程度上使接头的弯曲性能得到有效提升。
结论
综上所述，焊后退火工艺是当前焊接高速列车转向架构架过程中的一个主要工艺，以其多方面的应用优势，在我国相关领域运用得越来越普遍。本文通过实验的方式，对时速在300—350千米高速列车转向架的焊接接头组织与性能进行了研究，得出运用焊后退火工艺，不仅不会影响到焊缝的金属微观组织，还能够在很大程度上提升构架焊接接头的冲击韧性与弯曲性能，值得在相关领域中进行推广，具有很大的应用前景。
参考文献
[1] 魏世同，陆善平，李依依等.热处理工艺对含Nb焊缝金属组织与力学性能的影响[J].金属学报，2009，09：1063-1069.
[2] 张励忠，魏丹，杜志光等.焊后退火工艺对S355J2W钢焊接接头力学性能的影响[J].北京交通大学学报，2014，06：69-72+77.
[3] 何柏林，魏康.转向架用SMA490BW钢对接接头应力集中系数有限元分析[J].表面技术，2015，10：74-78.
[4] 吴向阳，张志毅，刘拥军等.高速列车转向架SMA490BW耐候钢焊接接头低温性能研究[J].热加工工艺，2015，19：29—31+35.