不锈钢的焊接

焊接工艺制定与评定——4.不锈钢的焊接ContentsPage目录页4.1不锈钢的分类及特性

4.1.1不锈钢的基本定义

4.1.2不锈钢的分类4.1.3不锈钢的特性4.2奥氏体不锈钢的焊接

4.2.1奥氏体不锈钢的类型4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点ContentsPage目录页4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接

4.3.1铁素体不锈钢焊接性分析

4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点4.3.3马氏体不锈钢焊接性分析4.3.4马氏体不锈钢的焊接工艺特点4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.4.1双相不锈钢的耐蚀性4.4.2奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性分析4.4.3奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺特点4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性2.1非合金钢与钢材分类方法不锈钢

不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢。发明：1912年

具有良好耐腐蚀性、耐热性和较好力学性能性能制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温的零部件和设备，应用十分广泛应用按照合金元素对不锈钢组织的影响和作用的程度，将其分为两大类：1）形成或稳定奥氏体元素：C、Ni、Mn、N和Cu2）缩小奥氏体区即形成铁素体的元素：Cr、Si、Mo、Ti、Nb、V、W和Al等。合金元素：Cr（wCr≥12%）、Ni、Mn、Mo等4.1.1不锈钢的基本定义4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.1不锈钢的基本定义1.不锈钢的定义不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的总称，对其含义有以下三种理解：(1)原义型

仅指在无污染大气环境中能够不生锈钢。(2)习惯型

指原义型含义不锈钢与能耐酸腐蚀的耐酸不锈钢的统称。(3)广义型

泛指耐蚀钢和耐热钢，统称为不锈钢我国目前所谓不锈钢是指习惯型含义。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.1不锈钢的基本定义2.不锈钢与耐热钢的区别不锈钢

耐热钢

耐热钢则是在高温气体环境下使用，除耐高温氧化作为必要性能外，高温下的力学性能是评定耐热钢质量的基本指标。不锈钢主要是在温度不高的所谓湿腐蚀介质条件下使用，尤其是在酸、碱、盐等强腐蚀溶液中，耐腐蚀是使用不锈钢最关键、最重要的原因。

不锈钢和耐热钢的区别主要是用途和使用环境条件不同

不锈钢为提高耐晶间腐蚀等性能，含碳量愈低愈好。而耐热钢为保持高温强度，一般含碳量均较高。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性不锈钢具有耐腐蚀性的原因123

不锈钢中一定量Cr元素，能在钢材表面形成一层不溶于腐蚀介质坚固钝化膜Cr2O3，使金属与外界介质隔离而不发生化学作用；

大部分金属腐蚀属于电化学腐蚀，铬加入可提高钢基体的电极电位；

Cr、Ni、Mn、N等元素加入还会促使形成单相组织，阻止形成微电池，从而提高耐蚀性。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.2不锈钢的分类主要成分为Cr和Ni

节镍型奥氏体不锈钢部分Ni被Mn、N替代，可减少Ni含量指wCr=12%～30%，其基本类型12Cr13型

指wCr=12%～30%，wNi=6%～12%和含其他少量元素的钢种，基本类型06Cr19Ni10钢（1）（2）（3）

铬不锈钢

铬镍不锈钢铬锰氮不锈钢N：固溶强化元素，提高耐腐蚀性能，特别是耐局部腐蚀(点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀)4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.2不锈钢的分类1.按用途分不锈钢（指习惯型含义）包括大气环境下及有浸蚀性化学介质中使用的钢，工作温度一般不超过500℃，要求耐腐蚀，对强度要求不高。高Cr钢：1Cr13、2Cr13低碳Cr-Ni钢：0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti超低碳Cr-Ni钢：00Cr25Ni22Mo200Cr22Ni5Mo34.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.2不锈钢的分类2.按组织分1）奥氏体钢是在高铬不锈钢中添加适当Ni（8%～25%）而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。应用最广的一类，以高Cr-Ni钢最为典型18-8系、25-20系、25-35系供货状态：固溶处理2）铁素体钢显微组织为铁素体，wCr=11.5%～32.0%主要用作：耐热钢（抗氧化钢）、耐蚀钢如1Cr17、1Cr25Si2铁素体钢以退火状态供货4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.2不锈钢的分类2.按组织分3）马氏体钢显微组织为马氏体，wCr=11.5%～18.0%。Cr13系列最为典型：1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni12供货状态：退火、淬火回火态4）铁素体－奥氏体双相钢钢中铁素体δ占60﹪～40﹪奥氏体γ占40﹪～60﹪，故常称为双相不锈钢特点：极其优异的抗腐蚀性能典型：18-5系、22-5系、25-5系00Cr18Ni5Mo3Si2、00Cr22Ni5Mo3N供货状态：固溶处理状态4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性合金元素含量越多，热导率λ越小，而线膨胀系数α和电阻率μ越大4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性1．不锈钢的物理性能：物理性能与低碳钢有很大差异马氏体钢和铁素体钢：λ约为低碳钢的1/2，其α与低碳钢大体相当磁性：非奥氏体钢均显现磁性；奥氏体钢中只有25-20型及16-36型奥氏体钢不呈现磁性；18-8型奥氏体钢在退火状态下虽无磁性，在冷作条件能显示出强磁性。焊接：过程中会引起较大的焊接变形，特别是在异种金属焊接时，由于这两种材料λ和α有很大差异，会产生很大的残余应力，成为焊接接头产生裂纹的主要原因之一。奥氏体钢：λ约为低碳钢的1/3，其α则比低碳钢大50%，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性2.不锈钢的耐蚀性能腐蚀形式

均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等1）均匀腐蚀：接触腐蚀介质的金属全部表面或大部分表面均匀进行的腐蚀现象危害：使金属截面不断减少变薄，最后的破坏是使结构穿孔或发生类似于超载引起的破坏。

钢铁构件在大气、海水及稀的还原性介质中的腐蚀一般属于均匀腐蚀。

4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性2.不锈钢的耐蚀性能2）点腐蚀：

在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生高度的局部腐蚀，又称坑蚀或孔蚀（PittingCorrosion）常见蚀点的尺寸小于1mm，深度往往大于表面孔径，轻者有较浅的蚀坑，严重的甚至形成穿孔。原因：不锈钢常因Cl－的存在而使钝化膜局部破坏以至形成腐蚀坑。优先腐蚀区域：表面缺陷处（夹杂物、贫Cr区、晶界、位错）4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性2.不锈钢的耐蚀性能防止点腐蚀途径2134减少Cl－含量和O含量；加入缓蚀剂（如CN－、NO3－、SO42－等）；降低介质温度等在不锈钢中加入Cr、Ni、Mo、Si、Cu等合金元素尽量不进行冷加工，以减少位错露头处发生点腐蚀的可能降低钢中的含碳量此外，添加N也可提高耐点蚀性能

PI=wCr+3.3wMo+(13~16)wN一般希望PI>35~40点蚀指数

形成稳定氧化膜Cr

形成MoO42－离子，吸附于表面活性点而阻止Cl－入侵Mo

与Mo协同作用，富集于表面膜中，使表面膜不易破坏N2）点腐蚀4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性2.不锈钢的耐蚀性能3）缝隙腐蚀：

在金属构件缝隙处发生斑点状或溃疡形的宏观蚀坑常发生在垫圈、螺钉联接的接缝处，或搭接处。原因：介质的电化学不均匀性而引起的。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性2.不锈钢的耐蚀性能奥氏体不锈钢晶间腐蚀示意图原因晶间腐蚀多与晶界“贫铬”现象有联系4）晶间腐蚀：在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而在晶粒边界附近发生的有选择性的局部腐蚀危害：破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化,不能经受敲击，是一种很危险的腐蚀。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性2.不锈钢的耐蚀性能5）应力腐蚀(StressCorrosionCracking，简称SCC)不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象

引起：大部分是由Cl－引起的高浓度苛性碱、硫酸水溶液等也会引起应力腐蚀SCC的临界拉应力：应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性3.不锈钢的高温性能耐热性能：是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时又有足够的强度即热强性。

1）高温性能

不锈钢表面形成的钝化膜不仅具有抗氧化和耐腐蚀的性能，而且还可提高使用温度。例如，当在某种标准评定的条件下，若单独应用铬来提高钢的耐氧化性：介质温度达到800℃时，则要求wCr需达到12%；950℃下，wCr=20%；wCr=28%时，在1100℃也能抗氧化。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性3.不锈钢的高温性能

耐热钢的高温性能中首先要保证抗氧化性能。为此钢中一般均含有Cr、Si或Al，可形成致密完整的氧化膜而防止继续发生氧化。热强性包括在高温下长时间工作时对断裂的抗力（持久强度），或在高温下长时间工作时抗塑性变形的能力（蠕变抗力）。为提高钢的热强性，其措施主要是：

2）合金化问题123提高Ni量以稳定基体利用Mo、W固溶强化，提高原子间结合力。形成稳定的第二相主要是碳化物相（MC、M6C、或M23C6），同时加入强碳化物形成元素Nb、Ti、V等效果更佳。减少晶界和强化晶界控制晶粒度并加入微量B或稀土等，如奥氏体钢0Cr15Ni26Ti2MoVB中添加wB0.003%。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.1不锈钢的分类及特性4.1.3不锈钢的特性3.不锈钢的高温性能

3）高温脆化问题值得注意的还有475℃脆性和σ相脆化奥氏体钢沿晶界析出碳化物所造成的脆化高铬铁素体钢的晶粒长大脆化Cr13钢在550℃附近的回火脆性脆化现象abcd475℃脆性：主要出现在wCr>15%的铁素体钢中在430～480℃之间长期加热并缓冷，就可导致强度升高而韧性下降的现象，称之为475℃脆性。原因：铬原子在钢中不均匀的偏聚，引起点阵畸变和内应力增加造成的。σ相：wCr=45%的典型FeCr金属间化合物，无磁性，硬而脆。在纯Fe-Cr合金中，wCr＞20％即可产生σ相。当存在其他合金元素，特别是存在Mn、Si、Mo、W等时，会促使在较低Cr含量下即形成σ相，而且可以是三元组成，如FeCrMoContentsPage目录页4.1不锈钢的分类及特性

4.1.1不锈钢的基本定义

4.1.2不锈钢的分类4.1.3不锈钢的特性4.2奥氏体不锈钢的焊接

4.2.1奥氏体不锈钢的类型4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.1奥氏体不锈钢的类型奥氏体不锈钢：不锈钢生产量和使用量的70%性能：极好的抗腐蚀性、生物相容性应用：化学工业、沿海、食品、生物医学、石油化工等（一）奥氏体型不锈钢的分类18-8型钢18-12型钢25-20型钢按铬、镍元素含量分4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.1奥氏体不锈钢的类型2）18-12Mo型奥氏体不锈钢

3）25-20型奥氏体不锈钢1）18-8型奥氏体不锈钢

1）18-8型奥氏体不锈钢

应用最广泛，基本钢种衍生主要牌号：0Cr18Ni9

克服晶间腐蚀：1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Nb

超低碳：00Cr19Ni102）18-12Mo型奥氏体不锈钢

wMo=2%～4%

Mo：缩小奥氏体相区元素，为了固溶处理后得到单一的奥氏体相，wNi↗→10%以上主要牌号：0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti3）25-20型奥氏体不锈钢主要牌号：0Cr25Ni20特点：wCr、wNi

高

具有很好的耐腐蚀性能和耐热性能含镍量低，常温时形成奥氏体不稳定，因而冷作硬化倾向较大。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析

奥氏体不锈钢在任何温度下都不会发生相变，对氢脆不敏感，冷裂纹倾向小，在焊态下奥氏体不锈钢接头也有较好的塑形和韧性。焊接的主要问题是：各种形式的腐蚀、焊接热裂纹等。此外，因导热性能差、线膨胀系数大，焊接应力和变形较大。主要问题4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析1．奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性

金属在应力和腐蚀介质的共同作用下，所发生的腐蚀破坏

金属在应力和腐蚀介质的共同作用下，所发生的腐蚀破坏

在腐蚀介质的作用下，起源于金属表面沿晶界深入到内部的腐蚀

一种特有的进晶间腐蚀，形状类似刀削切口晶间腐蚀刀口腐蚀应力腐蚀开裂点蚀4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析（1）晶间腐蚀机理：晶界容易析出铬的碳化物,形成贫铬的晶粒边界

焊缝区晶间腐蚀

HAZ敏化区晶间腐蚀熔合区刀状腐蚀图4-318-8不锈钢焊接接头可能出现晶间腐蚀的部位1-HAZ敏化区2-焊缝区3-熔合区刀状腐蚀在同一接头并不能同时看到这三种晶间腐蚀的出现出现敏化区腐蚀就不会有熔合区腐蚀焊缝区腐蚀主要决定于焊接材料，正常情况不会出现4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析根据贫铬理论，为防止焊缝发生晶间腐蚀：①通过焊接材料，使焊缝金属a）或者成为超低碳情况，b）或者含有足够稳定化元素Nb（因Ti不易过渡到焊缝中而不采用Ti）一般：wNb≥8wC或wNb≈1％；②调整焊缝成分以获得一定数量铁素体（δ）相

焊缝中δ相的有利作用：①可打乱单一γ相柱状晶方向性，不致形成连续贫Cr层②δ相富Cr，可减少γ晶粒形成贫Cr层焊缝中，δ相：4%~12%过量→多层焊时易促使形成σ相→不利于高温工作1）焊缝区晶间腐蚀4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析δ相的获得：提高Creq/Nieq图4-4舍夫勒焊缝组织图（1949）

改进舍夫勒图：德龙图

(+30N)

考虑N：

Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb+3Al+5V（%）

Nieq=Ni+30C+0.87Mn+K（N-0.045）+0.33Cu（%）

K与N含量有关

已知Creq及Nieq→确定焊缝金属的室温组织冷却速度增大时：A+F区域显著减小→易于获得单相A或单相F组织4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析2）热影响区敏化区晶间腐蚀：

在450-850℃之间，既有利于Cr23C6的析出，晶内的铬原子又不能扩散到晶界，最容易形成贫铬层，对晶间腐蚀也最敏感。一般称450~850℃温度范围为敏化温度区间。敏化温度区间敏化区

整个接头中以焊缝和热影响区中加热峰值温度处于600~1000℃的部位对晶间腐蚀最为敏感，称为敏化区。Cr23C6图4-50Cr18Ni9不锈钢HAZ晶间腐蚀4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析

只有18-8钢才会有敏化区存在，含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳18-8钢不易有敏化区出现对于wC=0.05%和0Cr18Ni9：Cr23C6析出温度：600～850℃TiC的：1100℃冷却速度快→Cr23C6不会析出防止18-8钢敏化区腐蚀：采取小热输入、快速焊过程，以减少处于敏化加热的时间图4-60Cr18Ni9不锈钢中碳化物溶解曲线4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析①降低母材和焊缝中的含碳量

将钢中的碳降低到小于或等于其室温时在γ相中的溶解度，这样在加热时就不会有或很少有Cr23C6析出，从而从根本上避免了贫铬层的形成。如00Crl9Ni10、00Crl8Nil0N及焊丝H00Crl9Nil2Mo2②在钢中加入稳定的碳化物形成元素（钛、铌、钽等）如0Crl8Ni11Ti、0Crl8Ni11Nb及焊丝H0Cr20Ni10Ti、H0Cr20Ni10Nb等③焊后进行固溶处理或均匀化处理

固溶处理可使已经析出的Cr23C6重溶于奥氏体中。

固溶处理：T＝1050-1150℃均匀化处理：850—900℃、保温2h的均匀化热处理，使奥氏体内部的Cr扩散到晶界，晶界处Cr的质量分数重新达到大于12%。预防措施4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析④改变焊缝的组织状态使焊缝由单一的γ相改变为γ+δ双相。原因：δ相可以打乱粗大的柱状树枝晶，使面积较小而直的晶界变为曲折的晶界，从而破坏腐蚀通道；铬在δ相中溶解度大，有良好的供铬条件，从而减少贫铬层形成。

4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析3）刀状腐蚀：

在熔合区产生的晶间腐蚀有如刀削切口形式，故称为“刀状腐蚀”（Knife-lineCorrosion），简称刀蚀。腐蚀区宽度初期≤3～5个晶粒，逐步扩展到1.0～1.5mm发生在含Nb或Ti的18-8Nb和18-8Ti钢的熔合区实质与沉淀形成贫Cr层有关4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析a)焊前b)焊态a)焊后敏化TiCM23C6M23C6M23C6TiCTiCHAZHAZWMWMWI焊前1050~1150℃水淬固溶处理态M23C6全部固溶，TiC沉淀游离态焊态1200℃以上高温过热作用

TiC大部分固溶，分离出来的C原子趋向A晶粒周边运动，Ti来不及扩散保留在原地，C将析集于晶界附近而成为过饱和状态图4-818-8Ti钢热影响区中碳化物的分布特征WM-焊缝WI-焊缝边界焊后敏化M23C6沉淀，形成晶界贫Cr区越靠近融合区，贫Cr越严重，刀状腐蚀高温过热+中温敏化相继作用4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析降低含碳量：一般要求WC<0.06%减少近缝区的过热:焊接时尽量减少过热，如尽量避免交叉焊缝、采用小热输入避免在敏化温度下工作（3）（1）（2）（4）焊后热处理：固溶处理、稳定化处理。单击此处添加文本具体内容（5）合理安排焊接顺序：与腐蚀介质接触的焊缝应尽可能最后焊接。与腐蚀介质接触的焊缝无法最后焊接时．应调整焊接参数，使后焊焊缝的敏化区不要与第一面焊缝表面的过热区重合。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析引起应力腐蚀开裂须具备三个条件：首先是金属在该环境中具有应力腐蚀开裂倾向；其次是由这种材质组成的结构接触或处于选择性的腐蚀介质中；最后是有高于一定水平的拉应力。图4-90Cr17Ni12Mo2不锈钢焊趾处的应力腐蚀裂纹20×（2）应力腐蚀开裂（SCC）

1）腐蚀介质的影响应力腐蚀的最大特点之一：

腐蚀介质与材料组合上的选择性

如：在Cl－环境中，18-8不锈钢应力腐蚀不仅与溶液，中Cl－离子有关，而且还与其溶液中wO有关Cl－离子浓度很高、wO较少Cl－离子浓度较低、wO较高不引起应力腐蚀4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析2）焊接应力的作用

应力和腐蚀介质共同作用低热导率λ、高线膨胀系数α→焊后残余应力大应力腐蚀开裂的拉应力中，焊接残余应力＞30%

拉应力↗→越易发生应力腐蚀开裂在含氯化物介质中：引起SCC的临界拉应力σth≈σs在高温高压水中：σth远小于σs在H2SχO6介质中：由于晶间腐蚀领先，应力则起到了加速作用，此时可认为σth≈0回火参数LMP=T(lgt+20)×10-3式中T——加热温度（Ｋ）；t——保温时间（h）。

LMP越大，残余应力消除程度越大为消除应力，加热温度T的作用效果远大于加热保温时间t的作用防止应力腐蚀开裂：退火消除焊接残余应力最为重要4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析3）合金元素的作用

应力腐蚀开裂大多发生在合金中，在晶界上的合金元素偏析引起合金晶间开裂是应力腐蚀的主要因素之一在氯化物介质中：

提高Ni含量可提高抗应力腐蚀能力

Si能使氧化膜致密加入Mo会降低Si的作用，但若SCC根源是点蚀，则Mo有利于防止点蚀超低碳有利于提高抗应力腐蚀开裂性能（图4-11）4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析（1）（2）（3）消除应力处理:焊后热处理,如焊后完全退火或退火;在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。采取合适的焊接工艺:保证焊缝成形良好,不产生任何应力集中或点蚀的缺陷,如咬边等;合理选择焊材:焊缝与母材应有良好的匹配,不产生任何不良组织,如晶粒粗化及硬脆马氏体等;

合理制定成形加工和组装工艺,尽可能减小冷作变形度,避免强制组装,防止组装过程中造成各种伤痕（4）4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析2．热裂纹焊缝：凝固裂纹凝固裂纹：即结晶裂纹，焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足而不能及时填充，在应力作用下发生沿晶开裂。HAZ近缝区：液化裂纹液化裂纹：近缝区或多层焊的层间部位，在焊接热循环峰值温度的作用下，由于被焊金属含有较多的低熔共晶而被重新熔化，在拉伸应力的作用下沿奥氏体晶界发生开裂。热裂纹的特点：1）沿奥氏体晶界开裂2）存在较大拉应力焊道下裂纹：大厚度焊件中4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析1）奥氏体钢焊接热裂纹的原因①

热导率小、线膨胀系数大

在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中可形成较大的拉应力焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件②易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织

有利于有害杂质偏析，而促使形成晶间液膜，易于促使产生凝固裂纹③奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂：

S、P、Sn、Sb可形成易溶液膜，Si、Nb等因溶解度有限，也能形成易溶共晶，这样焊缝及近缝区都可能产生热裂纹4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析2）化学成分对热裂纹的影响调整成分归根结底还是通过组织发生作用①Mn的影响②S、P的影响在单相奥氏体钢中Mn的作用有利；若同时存在Cu，Mn与Cu可以相互促进偏析，晶界易于出现偏析液膜而增大热裂倾向如：焊接普通25-20钢时，可以提高Mn量，Cr23Ni28Mo3Cu3Ti时，绝不可添加MnS：易在HAZP：易在焊缝中形成低熔点化合物而增加热裂敏感性焊缝中：wS、wP的最高质量分数均应<0.015%S：在δ-Fe中的溶解度约为在γ-Fe中的10倍S、P：在Ni中的溶解度均为0

高Ni奥氏体不锈钢中的S、P更易偏析4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析2）化学成分对热裂纹的影响③Si的影响④Nb的影响Si是铁素体形成元素

焊缝中：wSi>4%，C活动能力增加，为了提高抗晶间腐蚀能力，必须使焊缝中wC≤0.02%。wSi↗→含Si脆性相析出、σ相区扩大、形成低熔点共晶物（Ni-Si、Fe-Si等）→增加热裂敏感性Si：18-8钢中有利于促使产生δ相，可提高抗裂性，可不必过分限制；在25-20钢中，wSi<2%：wSi↗→热裂倾向↗wSi>2%：出现δ相时，即成为AF凝固模式，热裂倾向↘Nb可与P、Cr及Mn一起形成低熔点P化物；与Si、Cr和Mn则可形成低熔点硫化物；－氧化物杂质Nb在晶粒边界富集，可形成富Nb、Ni的低熔点相，其结晶温度甚至低于1160℃；含Nb的低熔点相在δ和γ中的溶解度不同，从而对热裂影响不同如：Nb合金化的焊缝金属中，5%δ时，含Nb低熔点相只有0.3%；而在单相γ中，含Nb低熔点相增加到1.5%4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析⑤Ti的影响

⑥C的影响

Ti也可以形成低熔点相，如在1340℃时，焊缝中就可以形成钛碳氮化物的低熔点相。含Ti低熔点相的形成对抗裂性的影响不如Nb明显，因为Ti与O有强的结和力，因此Ti通常不用于焊缝金属的稳定化，而是用于钢的稳定化。Ti主要是对母材及热影响区的液化裂纹的形成有影响

C对于热裂敏感性的影响仅在一次结晶为奥氏体的单相奥氏体化的焊缝金属中，碳对热裂敏感性的影响很复杂，还取决于合金成分。如，在非稳定化25-20Cr-Ni焊缝金属中，wC：0.05%→0.1%，可提高抗裂性而在Nb稳定化的焊缝金属中，C可以形成低熔点碳化共晶，增加热裂敏感性2）化学成分对热裂纹的影响4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析2）化学成分对热裂纹的影响⑦B的影响

高温时，B在γ中的溶解度非常低，只有0.005%，B与Fe、Ni都能形成低熔点共晶因此，要限制焊缝中的B含量B是对抗热裂性影响最坏的元素总之：凡是溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分，都可能引起热裂纹的产生凡可无限固溶的成分（如Cu在Ni中）或溶解度大的成分（如Mo、W、V），都不会引起热裂

奥氏体钢焊缝：提高Ni含量时，热裂倾向会增大；而提高Cr含量，对热裂不发生明显影响。在含Ni量低的奥氏体钢加Cu时，焊缝热裂倾向↗4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析3）焊接工艺的影响

为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化，以致增大偏析程度，应尽量采用小焊接热输入快速焊工艺，而且不应预热，并降低层间温度。减小焊接热输入：适当降低焊接电流若v焊↗→v冷却↗→凝固过程的不平衡性↗→凝固模式将逐次变化为FA→AF→A→热裂倾向↗防止热裂纹措施:（1）尽量使焊缝金属呈双相组织,铁素体的含量控制在3-5%以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。（2）尽量选用碱性药皮的优质焊条,以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。多层焊时，层间温度不宜过高，以避免焊缝过热；施焊过程中，焊条或焊丝不宜摆动，采取窄焊缝操作4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点焊接性：优良焊接方法：几乎所有熔焊方法、部分压焊方法常用：焊条电弧焊、气保焊、埋弧焊及等离子弧焊等1．焊接材料选择不锈钢及耐热钢用焊接材料主要有：药皮焊条、埋弧焊丝和焊剂、TIG和MIG实芯焊丝以及药芯焊丝1）2）选择具体焊接材料时：应坚持“适用性原则”根据材质、具体用途和使用服役条件，以及对焊缝金属的技术要求选用焊接材料原则：使焊缝金属的成分与母材相同或相近

根据所选各焊接材料的具体成分来确定是否适用，并应通过工艺评定试验加以验收因为任何焊接材料的成分都有容许波动范围4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点3）4）5）应考虑熔合比大小，即母材的稀释作用否则将难以保证焊缝金属的合金化程度有时还考虑凝固时的负偏析对局部合金化的影响即：是采用同质焊接材料，还是超合金化焊接材料如，普通0Cr18Ni11Ti钢，用于耐氧化性酸条件下，其熔覆金属的组成是0Cr21Ni9Nb

wC=0.4%的热强钢25-20，熔覆金属以26-26Mo或

26-35Mo（wC=0.4%）为好根据全面焊接性要求来确定合金化程度不仅要重视焊缝金属合金系统，而且要注意具体合金成分在该合金系统中的作用；不仅考虑使用性能要求，也要考虑防止焊接缺陷的工艺焊接性的要求。需综合考虑，限制有害杂质，尽可能提高纯度如，从耐蚀性能考虑，加Cu是适宜的，但在低Ni的

Fe-Cr-Mo系双相钢中，会增大热裂倾向选择具体焊接材料时：4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接钢材牌号焊条气体保护焊焊丝埋弧焊材料使用状态型号牌号焊丝焊剂0Cr19Ni9E308-16E308-15A102A107H0Cr21Ni10H0Cr21Ni10HJ260HJ151

焊态或固溶处理1Cr18Ni90Cr17Ni12Mo2E316-16A202H0Cr19Ni12Mo2H0Cr19Ni12Mo20Cr19Ni13Mo3E317-16A242H0Cr20Ni14Mo3——00Cr19Ni11E308L-16A002H00Cr21Ni10H00Cr21Ni10HJ172HJ151焊态或消除应力处理00Cr17Ni14Mo2E308L-16A022H00Cr19Ni12Mo2H00Cr19Ni12Mo21Cr18Ni9TiE347-16A132H0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10NbH0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10Nb

焊态或稳定化和消除应力处理0Cr18Ni11Ti0Cr18Ni11Nb0Cr23Ni13E309-16A302H1Cr24Ni13——焊态2Cr23Ni13——0Cr25Ni20E310-16A402H0Cr26Ni21——2Cr25Ni20H0Cr21Ni21——表4-3常用奥氏体不锈钢焊接材料的选用4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点2．焊接工艺要点010203与焊条电弧焊相比，采用药芯焊丝：

a）断续生产过程变为连续生产方式，减少接头数目

b）不锈钢药芯焊丝不存在发热和发红现象同埋弧焊相比：其热输入远小于埋弧焊，焊接接头性能更好与实芯焊丝电弧焊相比，药芯焊丝合金成分调整方便，对钢材适应性强，焊接速度快，焊后无需酸洗、打磨及抛光。1）合理选择焊接方法不锈钢理想焊接方法：药芯焊丝电弧焊4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点2）4）6）3）5）

λ小，热量不易散失，热输入比碳钢低20%～30%

热输入过高：焊缝开裂，降低抗蚀性，变形严重采用：小电流、窄道快速焊避免交叉焊缝，并严格控制较低层间温度控制焊接参数，避免接头产生过热现象坡口角度：采用奥氏体钢同质焊接材料时，坡口角度取60°可行；若采用Ni基合金作为焊接材料，由于熔融金属流动更为粘滞，60°很容易发生熔合不良现象。

Ni基合金的坡口角度80°左右

接头设计的合理性应给以足够的重视

因为焊缝性能对化学成分的变动有较大的敏感性，为保证焊缝成分稳定，必须保证熔合比稳定尽可能控制焊接工艺稳定以保证焊缝金属成分稳定

表面成形是否光整，是否有易产生应力集中之处均会影响到接头的工作性能，尤其对耐点蚀和耐应力腐蚀开裂有重要影响。控制焊缝成形焊缝受到污染，其耐蚀性会变差焊前：彻底清除焊件表面的油脂、污渍、油漆等杂质否则这些有机物在电弧高温作用下分解燃烧成气体，引起焊缝产生气孔或增碳，从而降低耐蚀性控制焊缝施焊程序，保证面向腐蚀介质的焊缝在最后施焊，避免发生敏化防止焊件工作表面的污染

ContentsPage目录页4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接

4.3.1铁素体不锈钢焊接性分析

4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点4.3.3马氏体不锈钢焊接性分析4.3.4马氏体不锈钢的焊接工艺特点4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.4.1双相不锈钢的耐蚀性4.4.2奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性分析4.4.3奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺特点4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接特点：WCr＝11.5%~32%导热系数大，膨胀系数小，抗氧化性好，抗应力腐蚀优良用途：多用于制造耐大气、水蒸汽、水及氧化性酸腐蚀的零部件。缺点：存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显下降等缺点。1．铁素体不锈钢的类型普通铁素体钢高纯度铁素钢

1）低Cr（wCr=12％～14％）钢如00Cr12、0Cr13、0Cr13Al等；

2）中Cr（wCr=16％～18％）钢如0Cr17Ti、1Cr17Mo等；

低Cr和中Cr钢，只有碳含量低时才是铁素体组织

3）高Cr（wCr=25％～30％）钢如1Cr25Ti、1Cr28等。（1）（2）

钢中C＋N的含量限制很严1）wC＋wN≤0.035％～0.045％如00Cr18Mo2等2）wC＋wN≤0.03%如00Cr18Mo2Ti等3）wC＋wN≤0.01%～0.015％如000Cr18Mo2Ti、000Cr26Mo1、000Cr30Mo2等。4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接2．焊接性分析123

裂纹：焊接热裂纹和冷裂纹的问题并不突出原因：铁素体的线膨胀系数α较奥氏体的小

脆化：高温脆性、σ相脆化、475℃脆化耐蚀性：晶间腐蚀铁素体钢不如奥氏体钢的焊接性好高纯铁素体钢比普通铁素体钢的焊接性要好得多4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接1）焊接接头的晶间腐蚀发生条件：

从900C以上快速冷却，铁素体铬不锈钢对腐蚀很敏感，但经过650~800C的回火后，又可恢复其耐蚀性腐蚀位置：

紧挨焊缝的高温区普通纯铁素体不锈钢：贫铬理论防止措施：1）在650~800C短时保温；2）高温缓慢冷却。使过饱和的碳和氮完全析出，而铬又来得及补充贫铬区。

超高纯度高铬铁素体不锈钢：

主要化学成分有Cr、Mo和C、N。既存在一个敏化临界温度区，即超过或低于此区域不会产生晶间腐蚀。同时还存在临界敏化时间区，即在这个区时间之前的一段时间，即使在敏化温度也不会产生晶间腐蚀。①②腐蚀机理4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接1）焊接接头的晶间腐蚀腐蚀倾向：

与其合金元素的含量有关w(C＋N)↘→晶间腐蚀倾向↘Mo：

降低N在高铬铁素体不锈钢中的扩散速度，有助于临界敏化时间向后移动较长时间→含Mo铁素体不锈钢具有较高抗敏化性能Ti、Nb：

优先于Cr和C、N形成化合物→避免贫铬区形成4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接2）焊接接头的脆化高温脆性、σ相脆化、475℃脆化①高温脆性：

焊接接头加热至950～1000℃以上后急冷至室温，焊接热影响区塑性和韧性显著降低，称为“高温脆性”脆化程度：与合金元素碳和氮的含量有关，碳、氮含量越高→脆化程度越严重，焊接接头冷却速度越快→韧性下降值越多如果空冷或缓冷，则对塑性影响不大出现高温脆性的焊接接头，若重新加热至750~850℃，则可以恢复其塑性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接2）焊接接头的脆化②σ相脆化σ相析出：普通纯度铁素体不锈钢中wCr>21%、在520～820℃长时间加热σ相的形成与焊缝金属中的化学成分、组织、加热、温度、保温时间以及预先冷变形等因素有关出现：wCr>15%、在400～500℃长期加热wCr↗→脆化倾向加重焊接接头在焊接热循环的作用下经过此温度区间，特别在此温度停留时间较长时，均有产生的可能。475℃脆化消除：焊后热处理③475℃脆化

普通纯度铁素体不锈钢4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接1．焊接方法

焊条电弧焊、药芯焊丝电弧焊、熔化极气保焊、钨极氩弧焊和埋弧焊焊接接头韧性较低(晶粒粗化、475℃脆性、σ相脆化）普通纯度铁素体钢工艺：控制热输入→抑制焊接区铁素体晶粒过分长大1)2)3)焊后进行750～800℃退火，可恢复耐蚀性，改进接头塑性。退火后应快冷，避免呈现σ相及475℃脆性。预热100～150℃左右，含铬越高，预热温度应越高。选用小的线能量、不摇摆焊接。多层焊时层间温度不高于150℃，以减小高温脆化和475℃脆性影响。

超高纯度铁素体钢

C、N含量低，具有良好焊接性,高温脆化不显著，焊前不需预热，焊后也不需热处理。焊接方法：氩弧焊、等离子弧焊和真空电子束焊目的：净化熔池表面，防止沾污4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点2．焊接材料的选择在焊接铁素体不锈钢及其与异种钢焊接时填充金属主要有三类：同质铁素体型、奥氏体型和镍基合金1）采用同质焊接材料：利：焊缝与母材金属有相同的颜色和形貌，相同的线膨胀系数和大体相似的耐蚀性不利：焊缝金属呈粗大铁素体钢组织，韧性较差措施：为改善性能，应尽量限制杂质含量，提高其纯度，同时进行合理的合金化如：Cr17钢，焊缝中添加0.8%的Nb，可显著改善韧性室温AKU=52J不含Nb的Cr17焊缝，室温AKU≈04.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点2）采用普通奥氏体钢焊接材料（不宜进行预热和焊后热处理的情况）a）铁素体钢退火温度范围787~843℃正好处在奥氏体钢敏化温度区间，除非焊缝是超低碳或含Nb或Ti，否则容易产生晶间腐蚀及脆化b）因为焊缝与母材具有不同的线膨胀系数，焊后退火达不到消除应力的目的①焊后不可退火处理②奥氏体钢焊缝的颜色和性能都和母材不同接头耐蚀性降低注意4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接钢种对接头性能的要求焊接材料预热及焊后处理热焊条焊丝合金类型牌号型号0Cr13—G202G207E410-16E410-15H0Cr140Cr13—A102A107E308-16E308-15H0Cr18Ni9Cr18Ni9Cr17Cr17Ti耐硝酸腐蚀、耐热G302G307E430-16E430-15H0Cr17TiCr17预热100~150℃，焊后750~800℃回火耐有机酸、耐热G311—H0Cr17Mo2TiCr17Mo2提高焊缝塑性A102A107E308-16E308-15H0Cr18Ni9Cr18Ni9不预热，焊后不热处理A202A207E316-16E316-15H0Cr18Ni12Mo218-12MoCr25Ti抗氧化A302A307E309-16E309-15HCr25Ni1325-13不预热，焊后760~780℃回火Cr28Cr28Ti提高焊缝塑性A402A407E310-16E310-15HCr25Ni2025-20不预热，焊后不热处理A412E310Mo-16—25-20Mo2表4-4铁素体不锈钢焊条、焊丝选用表4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点3．低温预热及焊后热处理1）低温预热①预热原因：室温韧性低，且易形成高温脆化，一定条件下可能产生裂纹预热：防止裂纹产生②预热温度：预热温度：100～200℃

母材中wCr↗→预热温度↗过高，又会使焊接接头过热而脆硬图4-19高Cr铁素体钢在室温下的韧性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点3．低温预热及焊后热处理2）焊后热处理②注意：①焊后热处理作用：

a）恢复耐蚀性：焊后在750~850℃进行退火处理，使过饱和的C和N完全析出，Cr来得及补充到贫Cr区b）改善焊接接头塑性

正确控制焊后热处理制度，加热及冷却应尽可能快速a）退火后应快冷，以防止475℃脆性产生b）高Cr铁素体钢在550~820℃长期加热会出现σ相，而在820℃以上加热可使σ相重新溶解普通纯度铁素体钢：焊接时应尽量采取小的热输入和较快的冷却速度；多层焊时，还应严格控制层间温度高纯铁素体不锈钢：焊接主要问题：1）如何控制材料中C、N的含量

纯净度2）避免焊接材料表面和熔池表面沾污4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.3马氏体不锈钢焊接性分析2.1非合金钢与钢材分类方法马氏体型不锈钢：Fe-Cr-C三元合金

蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械用途

这类钢中高温下存在的奥氏体在不太慢的冷却条件下会发生奥氏体到马氏体的转变，属于淬硬组织的钢种具有较高的强度和硬度，耐蚀性和焊接性要差一些特点：4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.3马氏体不锈钢焊接性分析1．马氏体不锈钢的类型1）2）3）Cr13系钢

如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13经高温加热后空冷就可淬硬，一般均经调质处理以Cr12为基进行多元复合合金化的马氏体钢如2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV高温加热后空冷也可淬硬，用于高温(600℃以上)：须添加Mo、W、V，提高wC%淬硬倾向会更大一些，一般均经过调质处理热强马氏体钢

成分特点：①wC↘→0.05％以下并添加Ni（wNi=4%～7%）②含有少量Mo、Ti或Si典型钢种：0.01C-13Cr-7Ni-3Si、0.03C-12.5Cr-4Ni-0.3Ti、0.03C-12.5Cr-5.3Ni-0.3Mo

使用状态：①均经淬火及超微细复相组织回火处理，可获得高强度和高韧性②也可在淬火状态下使用，因为低碳马氏体组织并无硬脆性4.2奥氏体不锈钢的焊接4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接4.1

不锈钢的分类及特性4.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.3马氏体不锈钢焊接性分析超低碳复相马氏体钢：

wNi>4%以上的超低碳合金钢淬火后形成低碳马氏体M，经回火加热至As（低于Ac1）以上即可开始发生M→γ′的所谓“逆转变”。As为逆转变开始温度。因为并非在Ac1以上发生转变形成奥氏体γ，也不同于残余奥氏体，而将γ′称为逆转变奥氏体。γ′富C富Ni，因而很稳定，冷却至-196℃也不会再转变成马氏体（除非经冷作变形），为韧性相。因而回火后获得的是超微细化的M+γ′复相组织，具有优异的强韧性组合，所以名之为“超低碳复相马氏体钢”。图4-20各类马氏体钢的硬度与淬火温度的关系1-Cr132-2Cr133-00Cr13Ni7Si3

这类钢的特性与析出硬化马氏体钢很相似，淬火形成的马氏体不会导致硬化。

焊接不需预热，采用同质焊接材料或奥氏体焊接材料，都能顺利地获