對于不銹鋼來說，一定要了解其焊接性能，因為大部分不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的零部件都需要焊接。不同類型的不銹鋼，其焊接性能是不同的。即使其焊接性能較差，也要通過采取一定的工藝、技術措施來提高，進而達到并滿足使用的要求，這是不銹鋼焊接工作者的責任。表1-1中列出了對各種類型不銹鋼可焊性的評價，供參考。


表 1.jpg


1. 奧(ao)氏體型不銹(xiu)鋼(gang)


  以18%Cr-8%Ni鋼為代表，一般具有良好的焊接性能，原則上不需要進行焊前預熱和焊后熱處理。但其中鎳、鉬含量高的高合金不銹鋼進行焊接時易產生高溫裂紋。另外還易發生σ-相脆化，在鐵素體生成元素的作用下生成的鐵素體引起低溫脆化，以及耐蝕性下降和應力腐蝕裂紋等缺陷。奧氏體不銹鋼焊接后，焊接接頭的力學性能一般良好，但當在熱影響區中的晶界上有鉻的碳化物時會極易生成貧鉻層，而貧鉻層的出現將在使用過程中易產生晶間腐蝕。為避免問題的發生，應采用低碳（C≤0.03%)的牌號或添加鈦、鈮的牌號。為防止焊接金屬的高溫裂紋，通常認為控制奧氏體中的δ-鐵素體肯定是有效的。一般提倡在室溫下含5%以上的δ-鐵素體。對于以耐蝕性為主要用途的鋼，應選用低碳和穩定的鋼種，并進行適當的焊后熱處理；而以結構強度為主要用途的鋼，不應進行焊接后熱處理，以防止變形和由于析出碳化物和發生σ-相脆化。



2. 鐵(tie)素體型不銹鋼(gang)


  以18%Cr鋼為代表。在含碳量低的情況下有良好的焊接性能，焊接裂紋的敏感性也較低。但在由于被加熱至900℃以上的焊接熱影響區晶粒會顯著地變粗大，使得在室溫條件下延伸性和韌性有所降低，易發生低溫裂紋。也就是說，鐵素體型不銹鋼有475℃脆化、700~800℃長時間加熱下發生相脆性、夾雜物和晶粒粗化引起的脆化及低溫脆化、碳化物析出引起耐蝕性下降以及高合金鋼中易發生的延遲裂紋等問題。通常應在焊接時進行焊前預熱和焊后熱處理，并在具有良好韌性的溫度范圍進行焊接。



3. 馬氏體型不銹鋼(gang)


  一般以13%Cr鋼為代表。它進行焊接時，由于熱影響區中被加熱到相變點以上的溫度區間會發生γ-α（M)相變，因此存在低溫脆性、低溫韌性惡化、伴隨硬化產生的延伸性下降等問題。因而對于一般馬氏體(ti)不銹鋼焊接時需進行預熱，但碳、氮含量低和使用奧氏體系焊接材料時可不需預熱。焊接熱影響區的組織通常又硬又脆，對于這個問題，可通過進行焊后熱處理使其韌性和延展性得到恢復。另外碳、氮含量最低的牌號，在焊接狀態下也有一定的韌性。



4. 雙相不銹(xiu)鋼


  雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)焊接(jie)(jie)的(de)(de)主要問(wen)題是(shi)“使用焊接(jie)(jie)性(xing)”，因(yin)為雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)對焊接(jie)(jie)熱(re)裂紋、冷裂紋不(bu)(bu)(bu)敏感(gan)。但經過焊接(jie)(jie)之(zhi)后，熱(re)影響區（HAZ)緊鄰熔合線(xian)的(de)(de)部分(fen)，鐵素(su)體晶(jing)粒(li)急劇(ju)長(chang)大(da)(da)。奧(ao)氏(shi)體組織的(de)(de)消(xiao)失，形(xing)成單相鐵素(su)體組織，塑(su)性(xing)和(he)韌性(xing)極低；再(zai)加上(shang)早期的(de)(de)雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)碳含量較(jiao)高，因(yin)而在(zai)粗大(da)(da)的(de)(de)鐵素(su)體晶(jing)界容易析出碳化物(wu)，導致耐(nai)應力腐(fu)蝕、點腐(fu)蝕和(he)晶(jing)間腐(fu)蝕性(xing)能下降。


  超低碳雙相不(bu)銹鋼的出現，再加上(shang)氮作(zuo)為奧氏體形成(cheng)(cheng)元素的發(fa)現，促進(jin)雙相不(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)、熱(re)(re)影響區，在(zai)高(gao)溫下形成(cheng)(cheng)的單相鐵素體冷(leng)卻時(shi)，發(fa)生逆轉(zhuan)變并能形成(cheng)(cheng)足夠的奧氏體組織(zhi)，從而既改善了(le)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)影響區的塑性(xing)、韌(ren)性(xing)，同時(shi)又保持了(le)雙相鋼的抗應力腐蝕(shi)、點腐蝕(shi)的優良特(te)性(xing)。盡(jin)管新型(xing)的超低碳含氮的雙相不(bu)銹鋼的焊(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)得到了(le)實質性(xing)的改善，但是(shi)雙相不(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)的狀態(tai)（供貨狀態(tai)）、使用的焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)、焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝及參數等(deng)仍然是(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)耐腐蝕(shi)性(xing)能、力學性(xing)能，即使用焊(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)是(shi)關(guan)鍵。


  雙相不銹鋼的(de)(de)焊接裂紋敏感(gan)性(xing)(xing)較低(di)。但在熱影響(xiang)區內鐵素(su)體含量(liang)的(de)(de)增加(jia)會使晶(jing)間腐(fu)蝕敏感(gan)性(xing)(xing)提高，因此可造成耐蝕性(xing)(xing)降低(di)及低(di)溫韌性(xing)(xing)惡化等問題(ti)。



5. 沉淀(dian)硬化不(bu)銹(xiu)鋼


  沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)性良好，與奧氏(shi)體(ti)300系列(lie)相(xiang)近，焊(han)(han)(han)(han)前不必預熱，裂紋傾(qing)向性小。這種鋼(gang)單層焊(han)(han)(han)(han)時(shi)，焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬及熱影響(xiang)區，一般好像(xiang)與通過焊(han)(han)(han)(han)后沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化處理(li)一樣(yang)；多層焊(han)(han)(han)(han)時(shi)，則會出(chu)現組(zu)織不均勻，必須進行焊(han)(han)(han)(han)后的沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化處理(li)以(yi)達到(dao)組(zu)織的均勻。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)馬氏(shi)體(ti)沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)，可以(yi)按強度選300系列(lie)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)。對于沉(chen)淀(dian)(dian)硬(ying)化型(xing)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)存在(zai)有焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱影響(xiang)區發生軟化等(deng)問題(ti)。


綜上所述，不銹鋼的焊接性(xing)能主(zhu)要(yao)表現在以(yi)下幾個方面：


 a. 高溫裂(lie)紋


  此處的高溫裂紋(wen)是指與焊接有關的裂紋(wen)。高溫裂紋(wen)大致(zhi)可分為凝(ning)固裂紋(wen)、顯微裂紋(wen)、HAZ(熱影響區）裂紋(wen)和再加(jia)熱裂紋(wen)等。


 b. 低(di)溫裂紋


  在(zai)馬氏體(ti)型不銹鋼和(he)部分具有馬氏體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)鐵素體(ti)型不銹鋼中(zhong)有時會發(fa)生(sheng)低溫裂紋。由于其產生(sheng)的(de)主(zhu)要原(yuan)因是氫(qing)擴散(san)(san)、焊接接頭(tou)的(de)約束程度以及其中(zhong)的(de)硬化組(zu)織(zhi)(zhi)，所以解決方法(fa)主(zhu)要是在(zai)焊接過程中(zhong)減(jian)少氫(qing)的(de)擴散(san)(san)，適宜(yi)地進行預熱和(he)焊后熱處理(li)以及減(jian)輕約束程度。


c. 焊接(jie)接(jie)頭的韌性


  在奧氏體(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)，為減輕高溫裂紋敏感性，通常在成分設(she)計上(shang)，使其中(zhong)(zhong)(zhong)殘(can)存有(you)5%~10%的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)，但這些(xie)鐵(tie)素體(ti)的(de)(de)(de)(de)存在會導致了(le)低溫韌(ren)性的(de)(de)(de)(de)下(xia)降。在雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)進行焊接(jie)時、焊接(jie)接(jie)頭區域(yu)的(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)量減少而對韌(ren)性產(chan)生影響，另外(wai)隨著其中(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)素體(ti)的(de)(de)(de)(de)增加，其韌(ren)性值也有(you)顯著下(xia)降的(de)(de)(de)(de)趨勢。


   已證實高純(chun)鐵素(su)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)的焊接(jie)接(jie)頭的韌(ren)性顯著下(xia)降(jiang)的原因(yin)是(shi)由于(yu)混(hun)入碳(tan)、氮(dan)(dan)、氧(yang)的緣故。其中(zhong)一些鋼(gang)的焊接(jie)接(jie)頭中(zhong)的氧(yang)含量增加后生(sheng)(sheng)成了氧(yang)化物型(xing)夾雜，這些夾雜物成為裂紋(wen)發生(sheng)(sheng)源或裂紋(wen)傳播的途徑使(shi)得(de)韌(ren)性下(xia)降(jiang)。而有(you)一些鋼(gang)則(ze)是(shi)由于(yu)在保護氣體(ti)(ti)中(zhong)混(hun)人了空氣，其中(zhong)氮(dan)(dan)含量的增加在基體(ti)(ti)解理面(mian)｛100}上(shang)產(chan)生(sheng)(sheng)板條(tiao)狀Cr2N,基體(ti)(ti)變(bian)硬而使(shi)得(de)韌(ren)性下(xia)降(jiang)。


d. σ-相脆化(hua)

 

  奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)、鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)和雙相(xiang)鋼(gang)易發生σ-相(xiang)脆化。由于(yu)組(zu)織(zhi)中(zhong)析出了(le)百分之幾的(de)α'-相(xiang)，使韌性顯著下(xia)降，α'-相(xiang)一般是在600~900℃范圍內(nei)析出，尤其在750℃左右最易析出。作(zuo)為防止α'-相(xiang)產生的(de)預防型(xing)措施，奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)應(ying)盡(jin)量(liang)減少鐵素(su)體的(de)含量(liang)。


e. 475℃脆化


  在(zai)475℃附近（370~540℃)長(chang)時間保溫時，使Fe-Cr合金(jin)分解為低鉻濃度的α'-固(gu)(gu)溶體和高鉻濃度的α'-固(gu)(gu)溶體。當α'-固(gu)(gu)溶體中鉻濃度大于75%時，形(xing)變(bian)(bian)由滑(hua)移變(bian)(bian)形(xing)轉變(bian)(bian)為李晶變(bian)(bian)形(xing)，從而發生475℃脆(cui)化(hua)。