馬氏體不銹鋼焊接時焊絲的選用

馬氏體鋼是可以利用熱處理來調整性能的，因此，為了保證使用性能的要求特別是耐熱馬氏體鋼，焊縫成分應盡量接近母材的成分。為了防止冷裂紋，也可采用奧氏體焊接材料，這時的焊縫強度必然低于母材。

馬氏體不銹鋼焊接時，容易出現下列問題。

①過熱區硬化和冷裂紋。馬氏體不銹鋼的淬硬傾向特別大，高溫加熱后在空冷條件下便可得到硬脆的馬氏體。在焊接拘束應力和擴散氫的作用下，很容易出現焊接冷裂紋。

②過熱區脆化。馬氏體不銹鋼過熱區晶粒長大傾向非常嚴重，明顯降低接頭塑韌性，出現過熱區脆化。

③熱影響區軟化。在高溫長期加熱時，易在熱影響區的軟化區出現顯徽裂紋降低接頭使用可靠性。

當焊縫成分同母材成分相近時，焊接過程中焊縫和熱影響區會同時硬化變脆為了防止冷裂，母材往往需要進行預熱，并且焊后要進行熱處理，以提高接頭性能。由于焊縫金屬與母材的熱膨脹系數基本一致，經熱處理后有可能完全消除焊接應力。焊接 Cr13型馬氏體鋼用的焊絲，應嚴格控制有害雜質S、P及Si等，選用含有 Ti、N、Nb或A1等元素的焊絲，以細化晶粒并降低硬性。當工件不允許進行預熱或熱處理時，宜選用能得到奧氏體焊縫組織的焊材，這類焊縫具有較高的塑性和韌性，能松弛焊接應力，并且能較多地固溶，因而可降低冷裂傾向。但這種材質不均勻的接頭，由于熱膨脹系數不同，在循環溫度的工作環境下，可能產生熱疲勞裂紋，而導致接頭破壞。

圖2 馬氏體不銹鋼焊材的選用

鐵素體不銹鋼焊接時藥芯焊絲的選用

鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻過程中不發生任何相變，因此，焊后即使快速冷卻也不會產生硬化組織。這類鋼焊接時，容易出現下列問題。

①在經受900℃以上加熱后，鐵素體晶粒急劇長大，焊后即使快速冷卻，也無法避免因晶粒粗大化引起的韌性急劇下降及較高的晶間腐蝕傾向。

②鐵素體鋼本身含Cr量較高，有害元素C、N、O等也較多，脆性轉變溫度較高，缺口敏感性較強。因此，焊后脆化現象較為嚴重。

③在 400~600℃長時間加熱緩冷時，會出現475℃脆化，使常溫韌性嚴重下降。在550~820℃長時間加熱后，則容易從鐵素體中析出相，也明顯降低其塑性和韌性。

選擇鐵素體不銹鋼用藥芯焊絲時，應采用含有害元素(如C、N、S、P等)低的藥芯焊絲，以便改善焊接性能和焊縫韌性。焊縫成分可采用與Cr17系同質成分，但在拘束度大時，很容易產生裂紋，焊后可采用熱處理，恢復耐蝕性能，并改善接頭塑性。也可采用奧氏體型高Cr、Ni焊材，以降低缺口敏感性，提高接頭抗裂能力，如309(24-13)型和310(26-21)型奧氏體不銹鋼藥芯焊絲。奧氏體焊絳金屬基本上與鐵素體母材等強，但在某些腐蝕介質中，焊縫的耐蝕性可能與母材有很大的不同，這一點在藥芯焊絲選用時要注意。

圖3 鐵素體不銹鋼用藥芯焊絲的選用

奧氏體不銹鋼焊接時藥芯焊絲的選用

奧氏體不銹鋼的焊接性與馬氏體鋼和鐵素體鋼相比，是比較好的，但在焊接時仍需注意下列問題。

①焊接接頭晶間腐蝕。常用的18-8型奧氏體類不銹鋼焊接接頭，在腐蝕環境中使用較長時間后，焊縫、焊趾及熱影響區會在敏化區(焊接時加熱到600~1000℃的區域)出現不同程度的晶間腐蝕。

②應力腐蝕斷裂。奧氏體不銹鋼在一些特定的腐蝕介質中使用一段時間后，會出現開裂現象。這是由于焊接后存在較大的殘余應力和腐蝕介質共同作用的結果。

③焊縫結晶裂紋。奧氏體焊縫在冷卻過程中很容易形成方向性強的柱狀晶組織，使S、P等雜質易在焊縫中心偏聚，形成低熔點共晶，弱化了該處的抗裂紋能力。加上奧氏體不銹鋼收縮量大，焊接過程中易產生較大的焊接應力，促使焊縫容易出現結晶裂紋。這在具有單相奧氏體組織的25-20型不銹鋼中尤為敏感。

圖4 奧氏體不銹鋼藥芯焊絲的選用

圖5 不銹鋼藥芯焊絲熔敷金屬化學成分、力學性能和用途