第4章 不锈钢及耐热钢的焊接

1、第第4章章 不锈钢及耐热钢的焊接不锈钢及耐热钢的焊接_ _ 4.1 不锈钢及耐热钢的分类及特性不锈钢及耐热钢的分类及特性_ 4.2 奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢的焊接_ 4.3 铁素体及马氏体不锈钢的焊接铁素体及马氏体不锈钢的焊接_ 4.4 奥氏体奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接铁素体双相不锈钢的焊接_ 4.1 不锈钢及耐热钢的分类及特性不锈钢及耐热钢的分类及特性_ 4.1.1 不锈钢的基本定义不锈钢的基本定义_ 4.1.2 不锈钢及耐热钢的分类不锈钢及耐热钢的分类_ 4.1.3 不锈钢及耐热钢的特性不锈钢及耐热钢的特性_ 1、不锈钢的物理性能、不锈钢的物理性能 2、不锈钢的耐蚀性能、不锈钢的

2、耐蚀性能 3、不锈钢及耐热钢的高温性能、不锈钢及耐热钢的高温性能 4.1.4 Fe-Cr、Fe-Ni相图及合金元素的影响相图及合金元素的影响_ 1、Fe-Cr相图相图 2、Fe-Ni相图相图 3、合金元素对相图的影响、合金元素对相图的影响 不锈钢：不锈钢：耐蚀和耐热高合金钢耐蚀和耐热高合金钢的统称的统称 发明：发明：1912年年 合金元素：合金元素：Cr（wCr12%）、）、Ni、Mn、Mo等等 按照合金元素对不锈钢组织的影响和作用的程度，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：将其分为两大类： 1）形成或稳定奥氏体元素：）形成或稳定奥氏体元素：C、Ni、Mn、 N和和C

3、u 2）缩小或封闭奥氏体区即形成铁素体的元素：）缩小或封闭奥氏体区即形成铁素体的元素： Cr、Si、Mo、Ti、Nb、V、W和和Al等。等。 性能：具有良好性能：具有良好耐腐蚀性、耐热性和较好力学性能耐腐蚀性、耐热性和较好力学性能 应用：制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温应用：制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温 的零部件和设备，应用十分广泛的零部件和设备，应用十分广泛 不锈钢具有耐腐蚀性的原因：不锈钢具有耐腐蚀性的原因： 1、不锈钢中一定量、不锈钢中一定量Cr元素，能在钢材表面形成一层元素，能在钢材表面形成一层 不溶于腐蚀介质坚固氧化钝化膜，使金属与外界不溶于腐蚀介质坚固氧化钝化膜，使

4、金属与外界 介质隔离而不发生化学作用；介质隔离而不发生化学作用； 2、大部分金属腐蚀属于电化学腐蚀，铬加入可提高、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；钢基体的电极电位； 3、Cr、Ni、Mn、N等元素加入还会促使形成单相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。组织，阻止形成微电池，从而提高耐蚀性。 4.1 不锈钢及耐热钢的分类及特性不锈钢及耐热钢的分类及特性 4.1.1 不锈钢的基本定义不锈钢的基本定义 不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和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其

5、他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的 总称总称，对其含义有以下三种理解：，对其含义有以下三种理解： (1) 原义型原义型 仅指在无污染大气环境中能够不生锈钢仅指在无污染大气环境中能够不生锈钢 (2) 习惯型习惯型 指原义型含义不锈钢与能耐酸腐蚀的耐酸指原义型含义不锈钢与能耐酸腐蚀的耐酸 不锈钢的统称。不锈钢的统称。 (3) 广义型广义型 泛指耐蚀钢和耐热钢，统称为不锈钢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我国目前所谓不锈钢是指习惯型含义习惯型含义。不锈钢及。不锈钢及 耐热钢的耐热钢的 主要成分为主要成分为Cr和和Ni。 4.1.2 不锈钢及耐热钢的分类不锈钢及耐热

6、钢的分类 1按主要化学成分分类按主要化学成分分类 (1) 铬不锈钢铬不锈钢 指指wCr=12%30%，其基本类型，其基本类型Cr13型型 (2) 铬镍不锈钢铬镍不锈钢 指指wCr=12%30%，wNi=6%12%和和 含其他少量元素的钢种，基本类型含其他少量元素的钢种，基本类型Cr18Ni9钢钢 (3) 铬锰氮不锈钢铬锰氮不锈钢 节镍型奥氏体不锈钢节镍型奥氏体不锈钢 部分部分Ni被被Mn、N替代，可减少替代，可减少Ni含量含量 N：固溶强化元素，提高强度而并不显著损害韧塑性：固溶强化元素，提高强度而并不显著损害韧塑性 同时提高耐腐蚀性能，特别是耐局部腐蚀同时提高耐腐蚀性能，特别是耐局部腐蚀 这

7、类钢种如这类钢种如1Cr18Mn8Ni5N、1Cr18Mn6Ni5N等。等。 2按用途分类按用途分类 1）不锈钢不锈钢（指习惯型含义）（指习惯型含义） 包括大气环境下及有浸蚀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。，要求耐腐蚀，对强度要求不高。 高高Cr钢：钢：1Cr13、2Cr13 低碳低碳Cr-Ni钢：钢：0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti 超低碳超低碳Cr- Ni钢：钢：00Cr25Ni22Mo2 00Cr22Ni5Mo3 3）热强钢热强钢 在高温下既有抗氧化能力，又具有一定高温在高

8、温下既有抗氧化能力，又具有一定高温 强度，工作温度可高达强度，工作温度可高达600800。 广泛应用：广泛应用：Cr-Ni钢：钢：1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo6 以以Cr12为基多元合金化高为基多元合金化高Cr钢钢 （如（如1Cr12MoWV）也是重要热强钢）也是重要热强钢 2） 抗氧化钢抗氧化钢 在高温下具有抗氧化性能的钢，它对高在高温下具有抗氧化性能的钢，它对高 温强度要求不高。工作温度可高达温强度要求不高。工作温度可高达9001100。 常用的钢有高常用的钢有高Cr钢（如钢（如1Cr17、1Cr25Si2）和）和Cr- Ni钢（如钢（如2Cr25Ni20、2Cr25Ni2

9、0Si2）。）。 3按组织分类（按组织分类（空冷后室温组织）空冷后室温组织） 1） 奥氏体钢奥氏体钢 是在高铬不锈钢中添加适当镍（镍的质量分数为是在高铬不锈钢中添加适当镍（镍的质量分数为 8%25%）而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。）而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。 应用最广的一类，以高应用最广的一类，以高Cr-Ni钢最为典型钢最为典型 18-8系、系、25-20系、系、25-35系系 供货状态：固溶处理供货状态：固溶处理 2） 铁素体钢铁素体钢 显微组织为铁素体，显微组织为铁素体，wCr=11.5%32.0% 主要用作：耐热钢（抗氧化钢）、耐蚀钢主要用作：耐热钢（抗氧化钢）、耐蚀钢 如如1C

10、r17、1Cr25Si2 铁素体钢以退火状态供货铁素体钢以退火状态供货 3） 马氏体钢马氏体钢 显微组织为马氏体，显微组织为马氏体，wCr=11.5%18.0%。 Cr13系系列最为典型：列最为典型：1Cr13、2Cr13、3Cr13、 1Cr17Ni12 供货状态：退火、淬火回火态供货状态：退火、淬火回火态 4） 铁素体奥氏体双相钢铁素体奥氏体双相钢 钢中铁素体钢中铁素体占占6040 奥氏体奥氏体占占4060，故常称为双相不锈钢，故常称为双相不锈钢 特点：特点：极其优异的抗腐蚀性能极其优异的抗腐蚀性能 典型：典型：18-5系、系、22-5系、系、25-5系系 00Cr18Ni5Mo3Si2、

11、00Cr22Ni5Mo3N 供货状态：固溶处理状态供货状态：固溶处理状态 5） 沉淀硬化钢沉淀硬化钢 经时效强化处理以形成析出硬化相的高强钢经时效强化处理以形成析出硬化相的高强钢 主要用作：高强度不锈钢主要用作：高强度不锈钢 典型的有马氏体沉淀硬化钢，如典型的有马氏体沉淀硬化钢，如0Cr17Ni4Cu4Nb， 简称简称17-4PH； 半奥氏体（奥氏体马氏体）沉淀硬化钢，半奥氏体（奥氏体马氏体）沉淀硬化钢， 如如0Cr17Ni7Al，简称，简称17-7PH 常称这类钢为常称这类钢为PH不锈钢（不锈钢（Precipitation Hardening Stainless Steels） 4.1.3

12、不锈钢及耐热钢的特性不锈钢及耐热钢的特性 1不锈钢的物理性能不锈钢的物理性能 物理性能与低碳钢有很大差异，如表物理性能与低碳钢有很大差异，如表4-1所示所示 组织状态同类的钢，其物理性能也基本相同组织状态同类的钢，其物理性能也基本相同 发展：超级奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢、超级发展：超级奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢、超级 铁素体不锈钢、超级双相不锈钢以及马氏体时铁素体不锈钢、超级双相不锈钢以及马氏体时 效不锈钢效不锈钢 合金元素含量越多，热导率合金元素含量越多，热导率越小，而线膨胀系数越小，而线膨胀系数 和电阻率和电阻率越大越大 马氏体钢和铁素体钢：马氏体钢和铁素体钢：约为低碳钢的约为低

13、碳钢的1/2，其，其与低与低 碳钢大体相当碳钢大体相当 奥氏体钢：奥氏体钢：约为低碳钢的约为低碳钢的1/3，其，其则比低碳钢大则比低碳钢大 50%，并随着温度的升高，线膨胀系数的，并随着温度的升高，线膨胀系数的 数值也相应地提高数值也相应地提高 焊接：过程中会引起焊接：过程中会引起较大的焊接变形较大的焊接变形，特别是在异种金，特别是在异种金 属焊接时，由于这两种材料属焊接时，由于这两种材料和和有很大差异，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。的主要原因之一。 磁性：非奥氏体钢均显现磁性；磁性：非奥氏体钢均显现磁性；

14、奥氏体钢中只有奥氏体钢中只有25-20型及型及16-36型奥氏体钢不呈型奥氏体钢不呈 现磁性；现磁性； 18-8型奥氏体钢在退火状态下虽无磁性，在冷作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。条件能显示出强磁性。 2不锈钢的耐蚀性能不锈钢的耐蚀性能 腐蚀形式：腐蚀形式：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间 腐蚀、应力腐蚀腐蚀、应力腐蚀等等 1）均匀腐蚀：接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀）均匀腐蚀：接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀 的现象的现象 危害：均匀腐蚀使金属截面不断减少，对于被腐蚀危害：均匀腐蚀使金属截面不断减少，对于被腐蚀 的受力零件而

15、言，会使其承受的真实应力逐的受力零件而言，会使其承受的真实应力逐 渐增加，最终达到材料断裂强度而发生断裂渐增加，最终达到材料断裂强度而发生断裂 2）点腐蚀：在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻）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，又称坑微，而分散发生高度的局部腐蚀，又称坑 蚀或孔蚀（蚀或孔蚀（Pitting Corrosion） 常见蚀点的尺寸常见蚀点的尺寸小于小于1mm，深度往往大于表面孔，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：不锈钢常因原因：不锈钢常因Cl 的存在而使钝化层局部破坏以至

16、 的存在而使钝化层局部破坏以至 形成腐蚀坑。形成腐蚀坑。 防止点腐蚀途径：防止点腐蚀途径： 1）较少）较少Cl 含量和 含量和O含量；加入缓蚀剂（如含量；加入缓蚀剂（如CN 、 、 NO3 、 、SO42 等）；降低介质温度等 等）；降低介质温度等 2）在不锈钢中加入）在不锈钢中加入Cr、Ni、Mo、Si、Cu等合金元素等合金元素 3）尽量不进行冷加工，以减少位错露头处发生点腐蚀）尽量不进行冷加工，以减少位错露头处发生点腐蚀 的可能的可能 4）降低钢中的含碳量）降低钢中的含碳量 此外，添加此外，添加N也可提高耐点蚀性能也可提高耐点蚀性能 点蚀指数：点蚀指数： PI = wCr+3.3wMo+(

17、1316)wN 一般希望 一般希望 PI 3540 Cr：形成稳定氧化膜：形成稳定氧化膜 Mo：形成：形成MoO42 离子，吸附于表面活性点而阻止 离子，吸附于表面活性点而阻止Cl 入侵 入侵 N：与：与Mo协同作用，富集于表面膜中，使表面膜不易协同作用，富集于表面膜中，使表面膜不易 破坏破坏 3）缝隙腐蚀）缝隙腐蚀 在电解液中，如在氯离子环境中，不锈钢间或与异在电解液中，如在氯离子环境中，不锈钢间或与异 物接触的表面间存在间隙时，缝隙中溶液流动将发生物接触的表面间存在间隙时，缝隙中溶液流动将发生迟迟 滞滞现象，以至溶液局部现象，以至溶液局部Cl 浓化，形成浓差电池，从而 浓化，形成浓差电池，

18、从而 导致缝隙中不锈钢钝化膜吸附导致缝隙中不锈钢钝化膜吸附Cl 而被局部破坏的现象 而被局部破坏的现象 称为缝隙腐蚀称为缝隙腐蚀 形成机理：介质的电化学不均性引起的形成机理：介质的电化学不均性引起的 同样可用同样可用点蚀指数点蚀指数来衡量耐缝隙腐蚀倾向来衡量耐缝隙腐蚀倾向 4） 晶间腐蚀晶间腐蚀 在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象 现象：受这种腐蚀的设备或零件，外观虽呈金属光泽，现象：受这种腐蚀的设备或零件，外观虽呈金属光泽， 但因晶粒彼此间已失去联系，敲击时已无金属但因晶粒彼此间已失去联系，敲击时已无金属 的声音，钢质变脆的声音，钢质变脆 原因：晶间

19、腐蚀多半与晶界层原因：晶间腐蚀多半与晶界层“贫铬贫铬”现象有联系现象有联系 5） 应力腐蚀应力腐蚀 （Stress Corrosion Cracking，简称，简称SCC 不锈钢在不锈钢在特定的腐蚀介质特定的腐蚀介质和和拉应力拉应力作用下出现的低作用下出现的低 于强度极限的脆性开裂现象于强度极限的脆性开裂现象 引起：大部分是由引起：大部分是由氯氯引起的引起的 高浓度苛性碱、硫酸水溶液等也会引起应力腐蚀高浓度苛性碱、硫酸水溶液等也会引起应力腐蚀 3不锈钢及耐热钢的高温性能不锈钢及耐热钢的高温性能 耐热性能：是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐耐热性能：是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐 蚀的性

20、能即热稳定性，同时又有足够的强蚀的性能即热稳定性，同时又有足够的强 度即热强性度即热强性 1）高温性能）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：高钢的耐氧化性： 介质温度达到介质温度达到800时，则要求时，则要求wCr需达到需达到12%； 950下，下， wCr =20%； wCr =28%时，在时，在1100也能抗氧化。也能抗氧化。 2） 合金化问题合金化问题 耐

21、热钢的高温性能中首先要保证抗氧化性能。为此耐热钢的高温性能中首先要保证抗氧化性能。为此 钢中一般均含有钢中一般均含有Cr、Si或或Al，可形成致密完整的氧化膜，可形成致密完整的氧化膜 而防止继续发生氧化。而防止继续发生氧化。 热强性是指在高温下长时间工作时对断裂的抗力热强性是指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（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）。能力（蠕变抗力）。 为提高钢的热强性，其措施主要是：为提高钢的热强性，其措施主要是： 1） 提高提高Ni量以稳定基体量以稳定基体-利用利用Mo、W固溶强化，提固溶强化，提

22、高原子间结合力。高原子间结合力。 2） 形成稳定的第二相形成稳定的第二相-主要是碳化物相（主要是碳化物相（MC、 M6C、 或或M23C6） 因此，为提高热强性希望适当提高碳含量（这一点因此，为提高热强性希望适当提高碳含量（这一点 恰好同不锈钢的要求相矛盾）。如能同时加入强碳化物恰好同不锈钢的要求相矛盾）。如能同时加入强碳化物 形成元素形成元素Nb、Ti、V等就更有效。等就更有效。 3） 减少晶界和强化晶界减少晶界和强化晶界-控制晶粒度并加入微量硼控制晶粒度并加入微量硼 或稀土等，如奥氏体钢或稀土等，如奥氏体钢0Cr15Ni26Ti2MoVB中添加中添加 wB 0.003%。 3）高温脆化问题

23、）高温脆化问题 脆化现象：脆化现象： a）Cr13钢在钢在550附近的回火脆性附近的回火脆性 b）高铬铁素体钢的晶粒长大脆化）高铬铁素体钢的晶粒长大脆化 c）奥氏体钢沿晶界析出碳化物所造成的脆化）奥氏体钢沿晶界析出碳化物所造成的脆化 d）值得注意的还有）值得注意的还有475脆性和脆性和相脆化相脆化 475脆性脆性：主要出现在：主要出现在wCr15%的铁素体钢中的铁素体钢中 在在430480之间长期加热并缓冷，就可导致在之间长期加热并缓冷，就可导致在 常温时或负温时出现强度升高而韧性下降的现象，称常温时或负温时出现强度升高而韧性下降的现象，称 之为之为475脆性。脆性。 相相：wCr=45%的典

24、型的典型FeCr金属间化合物，无磁性，金属间化合物，无磁性， 硬而脆。硬而脆。 在纯在纯Fe-Cr合金中，合金中，wCr20即可产生即可产生相相 当存在其他合金元素，特别是存在当存在其他合金元素，特别是存在Mn、Si、Mo、 W等时，会促使在较低等时，会促使在较低Cr含量下即形成含量下即形成相，而且可以相，而且可以 是三元组成，如是三元组成，如FeCrMo 4.1.4 Fe-Cr，Fe-Ni相图及合金元素的影响相图及合金元素的影响 1Fe-Cr相图相图 图图4-1 Fe-Cr二元合金状态图二元合金状态图 Cr：缩小奥氏体相区的元素缩小奥氏体相区的元素 wCr12%时，奥氏体相区完全消失时，奥氏

25、体相区完全消失 即不发生即不发生-转变转变 亦也不会发生晶粒细化和硬化亦也不会发生晶粒细化和硬化 强铁素体形成元素强铁素体形成元素 整个合金范围内整个合金范围内：L Cr ： 820时，时， 相，脆化相，脆化 1）由于）由于相在晶界析出，消耗了基体相在晶界析出，消耗了基体 中大量中大量Cr，使，使抗蚀性下降抗蚀性下降。 2）T5%时，熔液就不再凝固为时，熔液就不再凝固为 铁素体，而是形成奥氏体铁素体，而是形成奥氏体 T 14001500时：时： 包晶反应，凝固形成包晶反应，凝固形成相当稳定相当稳定 Ni ：温度转移到温度转移到900350 使奥氏体组织稳定，快速冷却使奥氏体组织稳定，快速冷却

26、时，都保持奥氏体组织，无法再硬时，都保持奥氏体组织，无法再硬 化。化。Fe-Ni系中无脆硬相系中无脆硬相 3合金元素对相图的影响合金元素对相图的影响 1）碳的影响）碳的影响 不锈钢中，不锈钢中，C首先和首先和Cr形成化合物，其次是形成化合物，其次是Fe 强奥氏体化元素强奥氏体化元素：会使：会使相区增大，而相区增大，而相区减小相区减小 T=723纯铁中：纯铁中：C在在相中溶解度是相中溶解度是相中的相中的40倍，倍， 可认为不锈钢中奥氏体晶粒对碳具有良好溶解性可认为不锈钢中奥氏体晶粒对碳具有良好溶解性 但是：由于但是：由于Cr元素具有强烈的形成元素具有强烈的形成M23C6碳化物倾向碳化物倾向 即使

27、是在即使是在C%很低情况下也可生成，使得很低情况下也可生成，使得C在在 奥氏体中活性降低，不锈钢中碳的溶解度大大奥氏体中活性降低，不锈钢中碳的溶解度大大 降低。降低。 C还影响还影响相的形成：相的形成： C% 碳化物含量碳化物含量 ，部分，部分Cr转变为转变为M23C6高铬高铬 碳化物碳化物基体中铬的含量减少，基体中铬的含量减少，相析出减缓。相析出减缓。 从相图上看，从相图上看，相区缩小。相区缩小。 2）氮的影响）氮的影响 强奥氏体化元素强奥氏体化元素 N比比C在奥氏体在奥氏体Cr-Ni不锈钢中的溶解度高得多，并不锈钢中的溶解度高得多，并 随着随着Cr% 而快速增加，因此氮在奥氏体不锈钢中而快

28、速增加，因此氮在奥氏体不锈钢中不不 易形成脆性析出相易形成脆性析出相。 3） 钼的影响钼的影响 铁素体形成元素铁素体形成元素：对：对相区有强烈的缩小作用相区有强烈的缩小作用 C：对：对相区有强烈的扩大作用相区有强烈的扩大作用 通过调整通过调整Cr、Mo、C的相对含量，就完全可以避的相对含量，就完全可以避 免或保留一定量的铁素体免或保留一定量的铁素体 Mo：使：使相区的边界向高温区迁移相区的边界向高温区迁移 因此，含因此，含Mo的的Cr不锈钢比不含不锈钢比不含Mo的的Cr不锈钢转不锈钢转 变成变成相的温度更高。相的温度更高。 4）锰的影响）锰的影响 Mn：奥氏体形成元素奥氏体形成元素，与，与Ni

29、相似，会扩大相似，会扩大相区，相区， 使使-的转变向低温移动，使得奥氏体组织的转变向低温移动，使得奥氏体组织 在室温下也很稳定，但其对奥氏体化的影响比在室温下也很稳定，但其对奥氏体化的影响比 镍弱。镍弱。 Mn的影响：一是可以防止在奥氏体焊缝中的热裂纹；的影响：一是可以防止在奥氏体焊缝中的热裂纹； 二是提高氮的溶解度。二是提高氮的溶解度。 4.2 奥氏体不锈钢的焊接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的类型_ 4.2.2 奥氏体不锈钢的焊接性分析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、奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性_ 2、热裂纹、热裂纹_ 3、析

30、出现象、析出现象 4、低温脆化、低温脆化 4.2.3 奥氏体不锈钢的焊接工艺特点奥氏体不锈钢的焊接工艺特点_ 1、焊接材料选择、焊接材料选择 2、焊接工艺要点、焊接工艺要点 4.2 奥氏体不锈钢的焊接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的类型 奥氏体不锈钢：不锈钢生产量和使用量的奥氏体不锈钢：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、石油化工等应用：化学工业、沿海、食品、生物医学、石油化工等 根据其主要合金元素根据其主要合金元素Cr、Ni的含量的含量不同：不同： 1）18-8型

31、奥氏体不锈钢型奥氏体不锈钢 应用最广泛，基本钢种应用最广泛，基本钢种 衍生衍生 主要牌号：主要牌号：1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9 克服晶间腐蚀：克服晶间腐蚀： 1Cr18Ni9Ti、 0Cr18Ni11Nb 超低碳：超低碳： 00Cr19Ni10 2) 18-12Mo型奥氏体不锈钢型奥氏体不锈钢 wMo=2%4% Mo：缩小奥氏体相区元素，为了固溶处理后得到：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，单一的奥氏体相，wNi 10%以上以上 主要牌号：主要牌号：0Cr17Ni12Mo2、 0Cr18Ni12Mo2Ti 耐点腐蚀性能高耐点腐蚀性能高 3）25-20型奥氏体不锈

32、钢型奥氏体不锈钢 特点：特点： wCr、wNi 高高 具有很好的耐腐蚀性能和耐热性能具有很好的耐腐蚀性能和耐热性能 主要牌号：主要牌号：0Cr25Ni20 1奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性 4.2.2 奥氏体不锈钢的焊接性分析奥氏体不锈钢的焊接性分析 （1）晶间腐蚀）晶间腐蚀 在同一接头并不能同时看到这三种晶间腐蚀的出现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，正常情况不会出现焊缝区腐蚀主要决定于焊接材料，正常情况不会出现 图图4-3 18-8不锈钢焊接接头可能出现不锈

33、钢焊接接头可能出现 晶间腐蚀的部位晶间腐蚀的部位 1-HAZ敏化区敏化区 2-焊缝区焊缝区 3-熔合区熔合区 1）焊缝区晶间腐蚀）焊缝区晶间腐蚀 根据贫铬理论，为防止焊缝发生晶间腐蚀：根据贫铬理论，为防止焊缝发生晶间腐蚀： 通过焊接材料，使焊缝金属通过焊接材料，使焊缝金属 a）或者成为超低碳情况，）或者成为超低碳情况， b）或者含有足够稳定化元素）或者含有足够稳定化元素Nb （因（因Ti不易过渡到焊缝中而不采用不易过渡到焊缝中而不采用Ti） 一般：一般：wNb8wC或或wNb1； 调整焊缝成分以获得一定数量铁素体（调整焊缝成分以获得一定数量铁素体（）相）相 焊缝中焊缝中相的有利作用：相的有利作

34、用： 可打乱单一可打乱单一相柱状晶方向性，不致形成连续相柱状晶方向性，不致形成连续 贫贫Cr层层 相富相富Cr，可减少，可减少晶粒形成贫晶粒形成贫Cr层层 焊缝中，焊缝中，相：相：4%12% 过量过量多层焊时易促使形成多层焊时易促使形成相相 不利于高温工作不利于高温工作 例，在尿素类介质中工作的不锈钢，如含例，在尿素类介质中工作的不锈钢，如含Mo 18-8钢钢 焊缝为全奥氏体组织，不含焊缝为全奥氏体组织，不含相，否则易产生相，否则易产生相相 选择腐蚀选择腐蚀 相的获得：相的获得：提高提高Creq/Nieq 已知已知Creq及及Nieq 确定焊缝金属的室温组织确定焊缝金属的室温组织 舍夫勒图舍夫

35、勒图： 图图4-4 舍夫勒焊缝组织图（舍夫勒焊缝组织图（1949） 改进舍夫勒图：德龙图改进舍夫勒图：德龙图 ( +30N ) 考虑考虑N： Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb+3Al+5V（%） Nieq=Ni+30C+0.87Mn+K（N-0.045）+0.33Cu（%） K与与N含量有关含量有关 冷却速度增大时：冷却速度增大时：A+F区域显著减小区域显著减小 易于获得单相易于获得单相A或单相或单相F组织组织 2）热影响区敏化区晶间腐蚀：）热影响区敏化区晶间腐蚀： 含义：焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热区含义：焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热区 间的部位（故称敏化区）

36、所发生的晶间腐蚀间的部位（故称敏化区）所发生的晶间腐蚀 图图4-5 0Cr18Ni9不锈钢不锈钢HAZ晶间腐蚀晶间腐蚀 只有只有18-8钢钢才会有敏化区存在，含才会有敏化区存在，含Ti或或Nb的的18-8Ti 或或18-8Nb，以及超低碳，以及超低碳18-8钢不易有敏化区出现钢不易有敏化区出现 图图4-6 0Cr18Ni9不锈钢中不锈钢中 碳化物溶解曲线碳化物溶解曲线 wC=0.05%和和0Cr18Ni9： Cr23C6析出温度：析出温度：600850 TiC的：的：1100 冷却速度快冷却速度快Cr23C6不会析出不会析出 防止防止18-8钢敏化区腐蚀：钢敏化区腐蚀： 采取小热输入、快速焊过

37、程，采取小热输入、快速焊过程， 以减少处于敏化加热的时间以减少处于敏化加热的时间 3）刀状腐蚀）刀状腐蚀 在在熔合区熔合区产生的晶间腐蚀有如刀削切口形式，故称产生的晶间腐蚀有如刀削切口形式，故称 为为“刀状腐蚀刀状腐蚀”（Knife-line Corrosion），简称刀蚀），简称刀蚀 腐蚀区宽度初期腐蚀区宽度初期35个晶粒，逐步扩展到个晶粒，逐步扩展到1.01.5mm 图图4-7 不锈钢刀状腐蚀形貌不锈钢刀状腐蚀形貌 500 发生：在含发生：在含Nb或或Ti的的18-8Nb和和18-8Ti钢的熔合区钢的熔合区 实质：与沉淀形成贫实质：与沉淀形成贫Cr层有关层有关 a) 焊焊 前前 b) 焊焊

38、 态态 a) 焊焊 后后 敏敏 化化 TiC M23C6 M23C6 M23C6 TiC TiC HAZ HAZ WM WM WI 图图4-8 18-8Ti钢热影响区中碳化物的分布特征钢热影响区中碳化物的分布特征 WM-焊缝焊缝 WI-焊缝边界焊缝边界 焊前：焊前：10501150水淬固溶处理态水淬固溶处理态 M23C6全部固溶，全部固溶，TiC沉淀游离态沉淀游离态 焊态：焊态：1200以上高温过热作用以上高温过热作用 TiC大部分固溶，冷却时大部分固溶，冷却时C原子趋向原子趋向A晶粒晶粒 周边运动，周边运动，Ti来不及扩散保留在原地，来不及扩散保留在原地，C将将 析集于晶界附近而成为过饱和状

39、态析集于晶界附近而成为过饱和状态 焊后敏化：焊后敏化： M23C6沉淀，形成晶界贫沉淀，形成晶界贫Cr区区 越靠近融合区，贫越靠近融合区，贫Cr越严重，刀状腐蚀越严重，刀状腐蚀 高温过热高温过热+中温敏化相继作用中温敏化相继作用 防止刀状腐蚀措施：防止刀状腐蚀措施： 1） 18-8Nb和和18-8Ti钢，控制钢，控制wC0.06% 2）焊接时尽量减少过热，如尽量避免交叉焊缝、小）焊接时尽量减少过热，如尽量避免交叉焊缝、小 热输入热输入 3）面向腐蚀介质一面最后施焊）面向腐蚀介质一面最后施焊 4）3）无法实现时，调整焊缝尺寸和焊接参数，使另）无法实现时，调整焊缝尺寸和焊接参数，使另 一面焊缝焊接

40、时所产生的实际敏化加热影响区不落一面焊缝焊接时所产生的实际敏化加热影响区不落 在第一面的表面过热区在第一面的表面过热区 5）加入适量稀土元素）加入适量稀土元素 （2）应力腐蚀开裂（）应力腐蚀开裂（SCC） 应力腐蚀的最大特点之一：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腐蚀介质与材料组合上的选择性 如：在如：在Cl 环境中， 环境中，18-8不锈钢应力腐蚀不仅与溶液不锈钢应力腐蚀不仅与溶液 中中Cl 离子有关，而且还与其溶液中 离子有关，而且还与其溶液中wO有关有关 Cl 离子浓度很高、 离子浓度很高、wO较少较少 Cl 离子浓度较低、 离子浓度较低、 wO较高较高 不引起应力腐

41、蚀不引起应力腐蚀 1）腐蚀介质的影响）腐蚀介质的影响 图图4-9 0Cr17Ni12Mo2不锈钢不锈钢 焊趾处的应力腐蚀裂纹焊趾处的应力腐蚀裂纹 20 2）焊接应力的作用）焊接应力的作用 应力和腐蚀介质共同作用应力和腐蚀介质共同作用 低低、高高焊后产生较大残余应力焊后产生较大残余应力 应力腐蚀开裂的拉应力中，焊接残余应力应力腐蚀开裂的拉应力中，焊接残余应力30% 拉应力拉应力 应力腐蚀开裂越易发生应力腐蚀开裂越易发生 在含氯化物介质中：引起在含氯化物介质中：引起SCC的临界拉应力的临界拉应力ths 在高温高压水中：在高温高压水中：th远小于远小于s 在在H2SO6介质中：由于晶间腐蚀领先，应力

42、则起到介质中：由于晶间腐蚀领先，应力则起到 了加速作用，此时可认为了加速作用，此时可认为th0 防止应力腐蚀开裂：退火消除焊接残余应力最为重要防止应力腐蚀开裂：退火消除焊接残余应力最为重要 回火参数回火参数 LMP=T(lgt+20)10-3 式中式中 T加热温度（）；加热温度（）； t保温时间（保温时间（h）。）。 LMP越大，残余应力消除程度越大越大，残余应力消除程度越大 为消除应力，加热温度为消除应力，加热温度T的作用效果远大于加热的作用效果远大于加热 保温时间保温时间t的作用的作用 3）合金元素的作用）合金元素的作用 应力腐蚀开裂大多发生在合金中，在晶界上的合金应力腐蚀开裂大多发生在合

43、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：在氯化物介质中： 提高提高Ni含量可提高抗应力腐蚀能力含量可提高抗应力腐蚀能力 Si能使氧化膜致密能使氧化膜致密 加入加入Mo会降低会降低Si的作用，但若的作用，但若SCC根源是点蚀，根源是点蚀， 则则Mo有利于防止点蚀有利于防止点蚀 超低碳有利于提高抗应力腐蚀开裂性能（图超低碳有利于提高抗应力腐蚀开裂性能（图4-11） 引起应力腐蚀开裂须具备三个条件：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；首先是金属在该环境中具有应力腐蚀

44、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；的腐蚀介质中； 最后是有高于一定水平的拉应力。最后是有高于一定水平的拉应力。 （3）点蚀）点蚀 奥氏体钢焊接接头有点蚀倾向，即使双相钢奥氏体钢焊接接头有点蚀倾向，即使双相钢 钢钢PI越小越小点蚀倾向越大点蚀倾向越大 含含Mo钢耐点蚀性能优于不含钢耐点蚀性能优于不含Mo钢钢 点蚀难控制，且常成为应力腐蚀的裂源点蚀难控制，且常成为应力腐蚀的裂源 最易产生点蚀的部位：焊缝中的不完全混合区最易产生点蚀的部位：焊缝中的不完全混合区 焊接材料选择不当时，焊缝中心部位也会有点蚀焊接材料选择不当时，

45、焊缝中心部位也会有点蚀 产生，其主要原因应归结为产生，其主要原因应归结为耐点蚀成分耐点蚀成分Cr与与Mo的偏析的偏析 如，如，Cr22Ni25Mo中中wMo=3%12%，TIG时枝晶晶界：时枝晶晶界： Mo量与其晶轴量与其晶轴Mo量之比（即偏析度）达量之比（即偏析度）达1.6， Cr偏析度达偏析度达1.25 因而晶轴负偏析部位易于产生点蚀因而晶轴负偏析部位易于产生点蚀 TIG自熔焊接所形成的焊缝均易形成点蚀，甚至自熔焊接所形成的焊缝均易形成点蚀，甚至 填送同质焊丝时也是如此，仍不如母材填送同质焊丝时也是如此，仍不如母材 提高耐点蚀性能：提高耐点蚀性能： 一方面须减少一方面须减少Cr、Mo的偏析

46、；的偏析； 一方面采用较母材更高一方面采用较母材更高Cr、Mo含量的所谓含量的所谓“超合超合 金化金化”焊接材料（焊接材料（Overalloyed Filler Metal） 提高提高Ni含量，晶轴中含量，晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少，的负偏析显著减少， 因此采用高因此采用高Ni焊丝应该有利焊丝应该有利 CPT（临界点蚀温度）评价耐点蚀性能：图（临界点蚀温度）评价耐点蚀性能：图4-12 由此可得结论：由此可得结论： 1）为提高耐点蚀性能不能进行自熔焊；）为提高耐点蚀性能不能进行自熔焊； 2）焊接材料与母材必须）焊接材料与母材必须“超合金化超合金化”匹配；匹配； 3）必须考虑母材的稀释作用，

47、以保证足够的合金含量；）必须考虑母材的稀释作用，以保证足够的合金含量； 4）提高）提高Ni含量有利于减少微观偏析，必要时可考虑含量有利于减少微观偏析，必要时可考虑Ni 基合金焊丝。基合金焊丝。 2热裂纹热裂纹 焊缝：凝固裂纹焊缝：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。晶开裂。 HAZ近缝区：液化裂纹近缝区：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

48、度的作用下，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。作用下沿奥氏体晶界发生开裂。 热裂纹的特点：热裂纹的特点：1）沿奥氏体晶界开裂）沿奥氏体晶界开裂 2）存在较大拉应力）存在较大拉应力 焊道下裂纹：大厚度焊件中焊道下裂纹：大厚度焊件中 1）奥氏体钢焊接热裂纹的原因）奥氏体钢焊接热裂纹的原因 热导率小热导率小、线膨胀系数大线膨胀系数大 在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中可形成在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中

49、可形成 较大的拉应力较大的拉应力 焊缝金属凝固期间存在较大焊缝金属凝固期间存在较大拉应力拉应力是产生热裂纹的必要条件是产生热裂纹的必要条件 易于易于联生结晶联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织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 生凝固裂纹生凝固裂纹 奥氏体钢及焊缝的奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂合金组成较复杂： S、P、Sn、Sb可形成易溶液膜，可形成易溶液膜，Si、Nb等因溶解度有限，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也能形成易溶共晶，这样焊缝及近缝区都可能产

50、生热裂纹 2） 凝固模式对热裂纹的影响凝固模式对热裂纹的影响 实验证实实验证实：凝固裂纹最易产生于单相奥氏体：凝固裂纹最易产生于单相奥氏体组织的组织的 焊缝中，如果为焊缝中，如果为双相组织，则不易双相组织，则不易 于产生凝固裂纹于产生凝固裂纹 通常用室温下焊缝中通常用室温下焊缝中 相数量来判断热裂倾向相数量来判断热裂倾向 图图4-13 4-13 含量含量对热裂纹倾向的影响对热裂纹倾向的影响 BTR脆性温度区间脆性温度区间 TCL裂纹总长裂纹总长 图图4-14 70% Fe-Cr-Ni对热裂纹倾向的影响对热裂纹倾向的影响 Ni% Cr% 10 20 30 合金合金： 以以相完成整个凝固过程，相完

51、成整个凝固过程，F 合金合金：初生相：初生相， L+L+，FA 合金合金：初生相：初生相， L+L+，AF 合金合金： 以以相完成整个凝固过程，相完成整个凝固过程，A 凝固模式：凝固模式：1）以何种初生相）以何种初生相(或或)开始结晶进行凝固过程开始结晶进行凝固过程 2）以何种相完成凝固过程）以何种相完成凝固过程 晶粒润湿理论晶粒润湿理论：偏析液膜能够润湿：偏析液膜能够润湿-、-界面，界面， 不能润湿不能润湿-异相界面。异相界面。 FA模式模式：形成：形成铁素体呈蠕虫状防碍铁素体呈蠕虫状防碍枝晶支脉发展，枝晶支脉发展， 构成理想构成理想-界面，界面，不会有热裂倾向不会有热裂倾向 单纯单纯F或或

52、A模式模式： - 或或-界面，界面，会有热裂倾向会有热裂倾向 AF模式模式：通过包晶：通过包晶/共晶反应面形成共晶反应面形成+，这种共晶，这种共晶 不足以构成理想不足以构成理想-界面，仍然可以呈现界面，仍然可以呈现 液膜润湿现象，以至还会液膜润湿现象，以至还会有一定的热裂倾向有一定的热裂倾向 AF/FA分界线大体相当分界线大体相当Creq/Nieq1.5 图图4-15 标有标有AF/FA界限的舍夫勒图界限的舍夫勒图 Creq/Nieq=1.5 AF FA AF FA A F a a FN 图图4-16 WRC-1992焊缝组织图焊缝组织图 注：注：1）FN铁素体数目铁素体数目(相数量相数量)

53、利用磁性检测仪测定读数；利用磁性检测仪测定读数； 2）Creq、Nieq的计算不同于舍夫勒图，的计算不同于舍夫勒图，aa界限其界限其 Creq/Nieq 1.4。 Creq/Nieq值越大值越大相数量越多相数量越多 图图4-17 焊接热影响区热裂纹与焊接热影响区热裂纹与Creq/Nieq的关系的关系 焊接焊接热影响区热影响区的热裂纹多属液化裂纹，也与偏析的热裂纹多属液化裂纹，也与偏析 液膜有关，与液膜有关，与Creq/Nieq有同样的依赖关系有同样的依赖关系 不产生热裂纹：不产生热裂纹： 1）Creq/Nieq1.5 2）Creq/Nieq1.5时，保证时，保证 wP+S0.01% 影响热裂倾

54、向的关键是凝固模式的影响热裂倾向的关键是凝固模式的Creq/Nieq值值，而非室温，而非室温 相数量相数量 3）化学成分对热裂纹的影响）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调整成分归根结底还是通过组织发生作用 Mn的影响的影响 在单相奥氏体钢中在单相奥氏体钢中Mn的作用有利；的作用有利； 若同时存在若同时存在Cu，Mn与与Cu可以相互促进偏析，晶界可以相互促进偏析，晶界 易于出现偏析液膜而增大热裂倾向易于出现偏析液膜而增大热裂倾向 如：焊接普通如：焊接普通25-20钢时，可以提高钢时，可以提高Mn量量 Cr23Ni28Mo3Cu3Ti时，绝不可添加时，绝不可添加Mn S

55、：易在：易在HAZ P：易在：易在焊缝中焊缝中 形成低熔点化合物而增加热裂敏感性形成低熔点化合物而增加热裂敏感性 S、P的影响的影响 焊缝中：焊缝中：wS、wP的最高质量分数均应的最高质量分数均应4%，C 活动能力增加，为了提高活动能力增加，为了提高抗晶抗晶 间腐蚀能力间腐蚀能力，必须使焊缝中，必须使焊缝中wC0.02%。 wSi 含含Si脆性相析出、脆性相析出、相区扩大、形成低熔点相区扩大、形成低熔点 共晶物（共晶物（Ni-Si、Fe-Si等）等）增加热裂敏感性增加热裂敏感性 Si：18-8钢中有利于促使产生钢中有利于促使产生相，可提高抗裂性，相，可提高抗裂性， 可不必过分限制；可不必过分限

56、制； 在在25-20钢中，钢中，wSi2%：出现：出现相时，即成为相时，即成为AF 凝固模式，热裂倾向凝固模式，热裂倾向 Nb的影响的影响 Nb可与可与P、Cr及及Mn一起形成低熔点一起形成低熔点P化物化物 与与Si、Cr和和Mn则可形成低熔点硫化物氧化物杂质则可形成低熔点硫化物氧化物杂质 Nb在晶粒边界富集，可形成富在晶粒边界富集，可形成富Nb、Ni的低熔点相，的低熔点相， 其结晶温度甚至低于其结晶温度甚至低于1160 含含Nb的低熔点相在的低熔点相在和和中的溶解度不同，从而中的溶解度不同，从而 对热裂影响不同对热裂影响不同 如：如：Nb合金化的焊缝金属中，合金化的焊缝金属中，5%时，含时，

57、含Nb低熔点相低熔点相 只有只有0.3%； 而在单相而在单相中，含中，含Nb低熔点相增加到低熔点相增加到1.5% Ti的影响的影响 Ti也可以形成低熔点相，如在也可以形成低熔点相，如在1340时，焊缝中就时，焊缝中就 可以形成钛碳氮化物的低熔点相。可以形成钛碳氮化物的低熔点相。 含含Ti低熔点相的形成对抗裂性的影响不如低熔点相的形成对抗裂性的影响不如Nb明显，明显， 因为因为Ti与与O有强的结和力，因此有强的结和力，因此Ti通常不用于焊缝金属通常不用于焊缝金属 的稳定化，而是用于钢的稳定化。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主要是对母材及热影响区的

58、液化裂纹的形成有影响 C的影响的影响 C对于热裂敏感性的影响仅在一次结晶为奥氏体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。响很复杂，还取决于合金成分。 如，在非稳定化如，在非稳定化25-20 Cr-Ni焊缝金属中，焊缝金属中， wC：0.05%0.1%，可提高抗裂性，可提高抗裂性 而在而在Nb稳定化的焊缝金属中，稳定化的焊缝金属中，C可以形成低熔点碳可以形成低熔点碳 化共晶，增加热裂敏感性化共晶，增加热裂敏感性 B的影响的影响 B是对抗热裂性影响最坏的元素是对抗热裂性影响最

59、坏的元素 高温时，高温时，B在在中的溶解度非常低，只有中的溶解度非常低，只有0.005%， B与与Fe、Ni都能形成低熔点共晶都能形成低熔点共晶 因此，要限制焊缝中的因此，要限制焊缝中的B含量含量 总之总之：凡是溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分，：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都可能引起热裂纹的产生 凡可无限固溶的成分（如凡可无限固溶的成分（如Cu在在Ni中）或溶解度中）或溶解度 大的成分（如大的成分（如Mo、W、V），都不会引起热裂），都不会引起热裂 奥氏体钢焊缝：奥氏体钢焊缝： 提高提高Ni含量时，热裂倾向会增大；含量时，热裂倾向会增大； 而提高而提高C

60、r含量，对热裂不发生明显影响。含量，对热裂不发生明显影响。 在含在含Ni量低的奥氏体钢加量低的奥氏体钢加Cu时，焊缝热裂倾向时，焊缝热裂倾向 凡促使出现凡促使出现A或或AF凝固模式的元素，该元素必会凝固模式的元素，该元素必会 增大焊缝的热裂倾向增大焊缝的热裂倾向 4） 焊接工艺的影响焊接工艺的影响 （合金成分一定的条件下）（合金成分一定的条件下） 为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化，以致增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，应尽量采用大偏析程度，应尽量采用小焊接热输入快速焊工艺小焊接热输入快速焊工艺， 而且而且不应预热不应预热，并，并降低层间温度。降低层间温度。 减小焊接热