對于不銹鋼來說，一定要了解其焊接性能，因?yàn)榇蟛糠?a href="http://www.wmsxdp.cn/post/1946.html" target="_blank" title="不銹鋼" style="color: rgb(255, 0, 0); text-decoration: underline;">不銹鋼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(shù)措施來提高，進(jìn)而達(dá)到并滿足使用的要求，這是不銹鋼焊接工作者的責(zé)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。
1. 奧氏體型不銹鋼
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(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。但其中鎳、鉬含量高的高合金不銹鋼進(jìn)行焊接時易產(chǎn)生高溫裂紋。另外還易發(fā)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(yīng)力腐蝕裂紋等缺陷。奧氏體不銹鋼焊接后，焊接接頭的力學(xué)性能一般良好，但當(dāng)在熱影響區(qū)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(xiàn)將在使用過程中易產(chǎn)生晶間腐蝕。為避免問題的發(fā)生，應(yīng)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(rèn)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(yīng)選用低碳和穩(wěn)定的鋼種，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮负鬅崽幚恚欢越Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要用途的鋼，不應(yīng)進(jìn)行焊接后熱處理，以防止變形和由于析出碳化物和發(fā)生σ-相脆化。
2. 鐵素體型不銹鋼
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(qū)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(fā)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(fā)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(fā)生的延遲裂紋等問題。通常應(yīng)在焊接時進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，并在具有良好韌性的溫度范圍進(jìn)行焊接。
3. 馬氏體型不銹鋼
一般以13%Cr鋼為代表。它進(jìn)行焊接時，由于熱影響區(qū)中被加熱到相變點(diǎn)以上的溫度區(qū)間會發(fā)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(chǎn)生的延伸性下降等問題。因而對于一般馬氏體不銹鋼焊接時需進(jìn)行預(yù)熱，但碳、氮含量低和使用奧氏體系焊接材料時可不需預(yù)熱。焊接熱影響區(qū)的組織通常又硬又脆，對于這個問題，可通過進(jìn)行焊后熱處理使其韌性和延展性得到恢復(fù)。另外碳、氮含量最低的牌號，在焊接狀態(tài)下也有一定的韌性。
4. 雙相不銹鋼
雙相不銹鋼焊接的主要問題是“使用焊接性”，因?yàn)殡p相不銹鋼對焊接熱裂紋、冷裂紋不敏感。但經(jīng)過焊接之后，熱影響區(qū)（HAZ)緊鄰熔合線的部分，鐵素體晶粒急劇長大。奧氏體組織的消失，形成單相鐵素體組織，塑性和韌性極低；再加上早期的雙相不銹鋼碳含量較高，因而在粗大的鐵素體晶界容易析出碳化物，導(dǎo)致耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕和晶間腐蝕性能下降。
超低碳雙相不銹鋼的出現(xiàn)，再加上氮作為奧氏體形成元素的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)雙相不銹鋼焊接接頭、熱影響區(qū)，在高溫下形成的單相鐵素體冷卻時，發(fā)生逆轉(zhuǎn)變并能形成足夠的奧氏體組織，從而既改善了焊接熱影響區(qū)的塑性、韌性，同時又保持了雙相鋼的抗應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕的優(yōu)良特性。盡管新型的超低碳含氮的雙相不銹鋼的焊接性得到了實(shí)質(zhì)性的改善，但是雙相不銹鋼焊接時的狀態(tài)（供貨狀態(tài)）、使用的焊接材料、焊接工藝及參數(shù)等仍然是焊接接頭耐腐蝕性能、力學(xué)性能，即使用焊接性是關(guān)鍵。
雙相不銹鋼的焊接裂紋敏感性較低。但在熱影響區(qū)內(nèi)鐵素體含量的增加會使晶間腐蝕敏感性提高，因此可造成耐蝕性降低及低溫韌性惡化等問題。
5. 沉淀硬化不銹鋼
沉淀硬化不銹鋼的焊接性良好，與奧氏體300系列相近，焊前不必預(yù)熱，裂紋傾向性小。這種鋼單層焊時，焊縫金屬及熱影響區(qū)，一般好像與通過焊后沉淀硬化處理一樣；多層焊時，則會出現(xiàn)組織不均勻，必須進(jìn)行焊后的沉淀硬化處理以達(dá)到組織的均勻。焊接馬氏體沉淀硬化不銹鋼的焊接材料，可以按強(qiáng)度選300系列奧氏體不銹鋼焊接材料。對于沉淀硬化型不銹鋼存在有焊接熱影響區(qū)發(fā)生軟化等問題。
綜上所述，不銹鋼的焊接性能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
a. 高溫裂紋
此處的高溫裂紋是指與焊接有關(guān)的裂紋。高溫裂紋大致可分為凝固裂紋、顯微裂紋、HAZ(熱影響區(qū)）裂紋和再加熱裂紋等。
b. 低溫裂紋
在馬氏體型不銹鋼和部分具有馬氏體組織的鐵素體型不銹鋼中有時會發(fā)生低溫裂紋。由于其產(chǎn)生的主要原因是氫擴(kuò)散、焊接接頭的約束程度以及其中的硬化組織，所以解決方法主要是在焊接過程中減少氫的擴(kuò)散，適宜地進(jìn)行預(yù)熱和焊后熱處理以及減輕約束程度。
c. 焊接接頭的韌性
在奧氏體型不銹鋼中，為減輕高溫裂紋敏感性，通常在成分設(shè)計(jì)上，使其中殘存有5%~10%的鐵素體，但這些鐵素體的存在會導(dǎo)致了低溫韌性的下降。在雙相不銹鋼進(jìn)行焊接時、焊接接頭區(qū)域的奧氏體量減少而對韌性產(chǎn)生影響，另外隨著其中鐵素體的增加，其韌性值也有顯著下降的趨勢。
已證實(shí)高純鐵素體型不銹鋼的焊接接頭的韌性顯著下降的原因是由于混入碳、氮、氧的緣故。其中一些鋼的焊接接頭中的氧含量增加后生成了氧化物型夾雜，這些夾雜物成為裂紋發(fā)生源或裂紋傳播的途徑使得韌性下降。而有一些鋼則是由于在保護(hù)氣體中混人了空氣，其中氮含量的增加在基體解理面｛100}上產(chǎn)生板條狀Cr2N,基體變硬而使得韌性下降。
d. σ-相脆化
奧氏體型不銹鋼、鐵素體不銹鋼和雙相鋼易發(fā)生σ-相脆化。由于組織中析出了百分之幾的α'-相，使韌性顯著下降，α'-相一般是在600~900℃范圍內(nèi)析出，尤其在750℃左右最易析出。作為防止α'-相產(chǎn)生的預(yù)防型措施，奧氏體型不銹鋼中應(yīng)盡量減少鐵素體的含量。
e. 475℃脆化
在475℃附近（370~540℃)長時間保溫時，使Fe-Cr合金分解為低鉻濃度的α'-固溶體和高鉻濃度的α'-固溶體。當(dāng)α'-固溶體中鉻濃度大于75%時，形變由滑移變形轉(zhuǎn)變?yōu)槔罹ё冃危瑥亩l(fā)生475℃脆化。
