不銹鋼的焊接性一、不銹鋼的概念不銹鋼是指能耐大氣、水、酸、堿、鹽及其溶液和其它腐蝕介質(zhì)的、具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼的總稱，對(duì)其含義有以下三種理解：（1）原義型僅指在無(wú)污染的大氣環(huán)境中能夠不生銹的鋼。（2）習(xí)慣性指原義型不銹鋼和耐酸腐蝕的耐酸不銹鋼的統(tǒng)稱。（3）廣義性泛指耐蝕鋼和耐熱鋼，統(tǒng)稱不銹鋼。我國(guó)目前所謂的不銹鋼是指習(xí)慣性含義。不銹鋼及耐熱鋼的主要成分為Cr和Ni。一般來(lái)說(shuō)，不銹鋼最低鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%～13%，對(duì)不銹耐酸鋼來(lái)說(shuō)，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于17%。增加Ni或再提高Cr含量，耐腐蝕性或耐熱性均可提高。不銹鋼自上世紀(jì)初問(wèn)世，到現(xiàn)在已有90多年的歷史。不銹鋼的發(fā)明是世界冶金史上的重大成就，不銹鋼的發(fā)展為現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科技進(jìn)步奠定了重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。不銹鋼鋼種很多，性能各異，分類(lèi)方法也有很多。不銹鋼的焊接性

二、不銹鋼的分類(lèi)通常以金相組織進(jìn)行分類(lèi)。按金相組織分類(lèi)為：鐵素體（F）型不銹鋼、馬氏體（M）型不銹鋼、奧氏體（A）型不銹鋼、奧氏體-鐵素體（A-F）型雙相不銹鋼、沉淀硬化（PH）型不銹鋼。

不銹鋼的焊接性按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中的一些特征元素來(lái)分類(lèi)，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等。按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類(lèi)，分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)不銹鋼等。按鋼的功能特點(diǎn)分類(lèi)，分為低溫不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。不銹鋼的焊接性目前常用的分類(lèi)方法是按鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)以及兩者相結(jié)合的方法分類(lèi)。不銹鋼一般用于防腐蝕性的環(huán)境,以及醫(yī)療器械和生活用品。目前國(guó)際上不銹鋼車(chē)輛上采用的多為奧氏體系SUS301L類(lèi)不銹鋼材料。這類(lèi)材料不僅具有較高的抗拉強(qiáng)度(可達(dá)930MPa),還具有良好的沖壓性能,同時(shí)還具有較好的焊接性。不銹鋼的焊接性在各種不銹鋼中，奧氏體不銹鋼應(yīng)用最為廣泛，下面以?shī)W氏體不銹鋼為例來(lái)說(shuō)明不銹鋼的焊接性。

奧氏體不銹鋼的焊接性能良好，焊接時(shí)一般不需要采取特殊技術(shù)措施，主要應(yīng)防止晶間腐蝕和焊接熱裂紋。不銹鋼的焊接性18—8型奧氏體不銹鋼焊接接頭可能發(fā)生晶間腐蝕的部位a—焊縫區(qū)b—HAZ敏化區(qū)c—熔合區(qū)不銹鋼的焊接性?shī)W氏體不銹鋼常用于要求耐腐蝕及低溫容器的制造，其焊接性問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

三、不銹鋼的焊接性（一）焊接接頭晶間腐蝕

18-8奧氏體不銹鋼焊接接頭在三個(gè)部位有可能發(fā)生晶間腐蝕現(xiàn)象：焊縫區(qū)、熱影響區(qū)敏化區(qū)以及熔合區(qū)（如圖2-1所示），但在同一個(gè)接頭中并不能同時(shí)看到這三種晶間腐蝕的出現(xiàn)，這取決于鋼和焊縫的成分。

不銹鋼的焊接性焊接接頭的晶間腐蝕晶間腐蝕是不銹鋼焊接過(guò)程中在450～850℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí)，晶界處將析出鉻的碳化物，致使晶粒邊界出現(xiàn)貧鉻，當(dāng)晶界附近的金屬含鉻量低于臨界值12％時(shí)，便會(huì)發(fā)生明顯的晶間腐蝕，使焊接接頭耐腐蝕性嚴(yán)重降低的現(xiàn)象。不銹鋼的焊接性工程上常采用以下幾種方法防止晶間腐蝕：

1.降低鋼中的碳量，使鋼中合碳量低于平衡狀態(tài)下在奧氏體內(nèi)的飽和溶解度，即從根本上解決了鉻的碳化物（Cr23C6）在晶界析出的問(wèn)題。通常鋼中合碳量降至0.03％以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求。

2.加入Ti、Nb等能形成穩(wěn)定碳化物（TiC或NbC）的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防上奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。

不銹鋼的焊接性

3.通過(guò)調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有奧氏體+鐵索體雙相組織，其中鐵素體占5％~12％。這種雙相組織不易產(chǎn)生晶間腐蝕。不銹鋼的焊接性4.采用適當(dāng)熱處理工藝，可以防止晶間腐蝕，獲得最佳的耐蝕性。奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有：固溶處理、穩(wěn)定化處理和去應(yīng)力處理等。（1）固溶處理（2）穩(wěn)定化處理（3）去應(yīng)力處理（4）奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼不銹鋼的焊接性在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加Cr含量并減少Ni含量，并與固溶化處理相配合，可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織（含40～60％δ-鐵素體）的不銹鋼，典型鋼號(hào)有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比有較好的焊接性，焊后不需熱處理，而且其晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高，易形成σ相，使用時(shí)應(yīng)加以注意。不銹鋼的焊接性（二）焊接接頭熱裂紋奧氏體不銹鋼焊接時(shí)在焊縫及近縫區(qū)都可能產(chǎn)生熱裂紋。奧氏體不銹鋼易于產(chǎn)生熱裂紋的原因主要有以下幾個(gè)方面：

1.奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻過(guò)程中可形成較大的拉應(yīng)力。焊縫金屬凝固期間存在較大的拉應(yīng)力是產(chǎn)生熱裂紋的必要條件。

2.奧氏體不銹鋼易于聯(lián)生結(jié)晶形成方向性強(qiáng)的柱狀晶的焊縫組織，有利于有害雜質(zhì)偏析，而促使形成晶間液膜，顯然易于促使產(chǎn)生凝固裂紋。

不銹鋼的焊接性

3.奧氏體不銹鋼及焊縫的合金組成較復(fù)雜，可形成多種低熔點(diǎn)共晶。因此，為了防止焊接接頭熱裂紋，一般應(yīng)采取的措施是：

(1)減少雜質(zhì)來(lái)源，避免焊縫中雜質(zhì)的偏析和聚集。

不銹鋼的焊接性

(2)加入一定量的鐵素體形成元素，如Mo、Nb等，使焊縫成為奧氏體+鐵素體雙相組織，防止柱狀晶的形成。

(3)采取合理的焊接過(guò)程和規(guī)范，采用小電流、快速焊、不作橫向擺動(dòng)，以減少母材向熔池的過(guò)渡。不銹鋼的焊接性（三）焊接拉頭的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕是在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)雙重因素作用下產(chǎn)生的一種腐蝕破壞。由于奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱率小，線膨脹系數(shù)大，在約束焊接變形時(shí)必然殘留較大的焊接應(yīng)力，而拉應(yīng)力的存在是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的一重要條件。許多實(shí)驗(yàn)已證實(shí)焊接接頭過(guò)熱區(qū)對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂最為敏感。

不銹鋼的焊接性（四）奧氏體不銹鋼焊縫的脆化經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有的奧氏體不銹鋼焊接接頭的強(qiáng)度并不低，然而在工作幾個(gè)月后就發(fā)生沿近縫區(qū)的脆斷。其原因就是接頭的塑性、韌性沒(méi)有達(dá)到要求，尤其當(dāng)材料在低溫下工作時(shí)，最重要的要求是保證低溫韌性，這樣才能防止發(fā)生低溫脆性破壞。奧氏體不銹鋼焊縫的脆化有以下兩種。不銹鋼的焊接性

1.低溫脆化奧氏體不銹鋼焊縫的低溫脆化與組織中的鐵素體（δ相）有關(guān)，因此為了滿足低溫韌性的要求，最好控制組織避免形成奧氏體＋鐵素體的雙相組織。

不銹鋼的焊接性2.高溫脆化高溫下進(jìn)行短時(shí)