首先,這些鋼按其合金含量具有不同程度的淬硬傾向。在各種熔焊熱循環決定的冷卻速度下,焊縫金屬和熱影響區內可能形成對冷裂敏感的顯微組織;其次,耐熱鋼中大多數含有鉻、鉬、釩、鈮和鈦等強碳化物形成元素,從而使接頭的過熱區具有不同程度的再熱裂紋(亦稱消除應力裂紋)敏感性。最后,某些耐熱鋼焊接接頭,當有害的殘余元素總含量超過容許極限時還會出現回火脆性或長時脆變。
1. 淬硬性
鋼的淬硬性取決于它的含碳量、合金成分及其含量。低合金耐熱鋼中的主要合金元素鉻和鉬等都能顯著地提高鋼的淬硬性。其作用機理是延遲了鋼在冷卻過程中的轉變,提高了過冷奧氏體的穩定性。
2. 再熱裂紋傾向
低合金耐熱鋼焊接接頭的再熱裂紋傾向主要取決于鋼中碳化物形成元素的特性及其含量以及焊后熱處理溫度參數。通常可以Psr裂紋指數粗略地表征一種鋼的再熱裂紋敏感性。
Psr可取鋼的實際合金成分含量按下式計算:
Psr=w(Cr)+w(Cu)+2w(Mo)+10w(V)+7w(Nb)+5w(Ti)-2
如Psr≥0,則就有可能產生再熱裂紋。但在實際的結構中,再熱裂紋的形成還與焊接熱參數、接頭的拘束應力以及熱處理的工藝參數有關。對于某些再熱裂紋傾向較高的耐熱鋼,當采用高熱輸人焊接方法時,如多絲埋弧焊或帶極埋弧焊,即使焊后未做消除應力熱處理,在接頭高拘束應力作用下也會形成焊縫層間或堆焊層下過熱區再熱裂紋。
3. 回火脆性(長時脆變)
鉻鉬鋼及其焊接接頭在370~565℃溫度區間長期運行過程中會發生漸進的脆變現象,稱為回火脆性或長時脆變。這種脆變歸因于鋼中的微量元素,如磷、砷、銻和錫沿晶界的擴散偏析。