随着高速列车的进一步提速,高速列车轻量化问题得到了广泛关注。转向架作为高速列车的重要行走机构和承力机构,对材料的强度和疲劳性能提出了很高的要求。近年来,关于高强度贝氏体钢的研究愈发增多。这种钢优异的强度和疲劳性能给高速列车转向架的轻量化指明了一条道路:在不损失材料的疲劳性能前提下提高材料的强度,从而减小转向架制造过程中材料的使用量,达到轻量化目的。本文针对10 mm厚某新型高强度贝氏体钢,研究了其激光-电弧复合焊接工艺,并对优化的两道焊和单道焊焊接接头进行了组织分析和硬度、拉伸、冲击、低频疲劳等力学性能研究,讨论激光-电弧复合焊接工艺对高强度贝氏体钢接头组织性能的影响规律。贝氏体钢激光-电弧复合单道焊接工艺试验通过改变激光功率、送丝速度、焊接速度以及钝边间隙等参数,得到良好的单道焊接接头表面成形。对接头组织分析结果表明单道焊接头焊缝中出现了较多大块的板条组织,两道焊接头焊缝组织则相对细密。焊接接头全厚度拉伸试验结果显示,单道焊接头断裂于焊缝处,抗拉强度仅为790 MPa左右,两道焊接头则断裂于母材,冲击试验结果表明单道焊焊缝和热影响区的冲击韧性要比两道焊对应位置的冲击韧性差。同时,在拉伸和冲击断口上,单道焊焊缝中的气孔缺陷明显多于两道焊焊缝。可见,采用本次单道焊所用焊接工艺,虽然能得到较好的焊缝表面成形,但是焊缝内部质量比两道焊差。激光-电弧复合焊接过程热效率的研究结果表明:焊接过程热效率随着激光功率的增大而减小,随着送丝速度的增加而增大,在没有出现严重焊漏情况下,热效率随着焊接速度的增大而减小。本文分别进行了不同厚度母材、全厚度接头焊缝以及分层接头各微区的疲劳裂纹扩展试验。不同厚度母材试验结果表明:不同厚度试样裂纹尖端应力场在不同裂纹扩展阶段的差异使得4 mm厚板母材试样在低应力强度因子幅值?K下比10 mm厚板母材试样裂纹扩展速率慢,而当?K>76.3 MPa?m^0.5时,4 mm厚板母材试样的裂纹扩展速率则大于10 mm厚板母材。对接头微区的疲劳裂纹扩展行为研究表明:全厚度焊缝的硬脆组织使得该区域具有较强的抗裂纹开裂的能力,但裂纹开裂后抵抗裂纹扩展的能力很差。热影响区严重的组织不均匀性使裂纹在该区域扩展时裂纹偏折严重,裂纹偏折处的应力集中使得这些区域成为二次裂纹的高发区。因而热影响区试样的裂纹扩展路径曲折,且二次裂纹也更为丰富。