奥氏体不锈钢与低碳或低合金钢的焊接特点

(1)稀释问题

在异种钢的焊接过程中，由于基体金属的熔化而使焊缝金属受到稀释，焊缝金属的成分是由填充金属的成分、母材成分及熔合比确定的，这样可以在不锈钢组织图上(舍夫勒组织图)大致预测出焊缝金属的组织状态，也能大致知道焊缝的性能，保证接头的机械性能和抗裂性能。

(2)熔合区的塑性

奥氏体不锈钢与低碳或低合金钢焊接时，一般选择奥氏体焊缝金属。由于稀释作用，往往会在过渡区产生脆性的马氏体组织，即在焊缝金属中靠近母材一侧熔合区附近存在一个窄的低塑性带。低塑性带的化学成分和组织均不同于焊缝的其他部位，宽度一般为0.2～0.6mm，位置在熔台区中靠熔合线的边缘。熔合区的宽度随填充金属的种类不同而不同。熔合区中低塑性的马氏体组织存在，明显地降低接头的冲击韧性，对于在低温下工作和承受冲击载荷的异种钢接头，应选用镍基合金材料作为填充金属，以减少熔合区的脆性马氏体层的宽度和熔合线附近冲击韧性的降低幅度。

表1    用不同填充金属时，低碳钢一侧熔合区宽度

(3)碳的扩散

前而已经提及的异种接头，在焊后热处理或高温环境中使用时，由于两侧强碳化物形成元素含量和组织的不周而产生碳的迁移。在低碳或低合金钢一侧形成脱碳层，由于碳的减少，将变成铁素体组织而软化，同时促使脱碳区的晶粒长大，祜熔合线形或一层粗晶粒区。在焊缝一侧形成增碳层，除一部分碳溶人基体以外，剩余的碳元素则以铬的碳化物形态析出-使组织硬化。研究表明：焊缝金属中含镍量的提高，脱碳层宽度减小。当含镍量提高到25％时，脱碳层宽度的减小将十分显著。

碳的扩散迁移对接头的常温和高温瞬时强度不良影响比较小，但对持久强度和疲劳极限的影响较大，而且断裂部位大部分发生在熔合区的脱碳层上。随着碳扩散的发展、接头在熔舍区发生脆性断裂的倾向增大。

(4)热应力及其影响

奥氏体不锈钢热膨胀系数比低碳或低合金钢大30％～60％，导热系数却只有低碳或低台金钢的30％～40％。这样两种材料的接头，焊后会引起热应力。而这种热应力是不可能通过热处理来消除的，这种永存的热应力对接头性能影响很大。

奥氏体不锈钢与低碳或低合金钢异种材料的接头在周期性加热和冷却条件下工作时，接头承受着严重的热应变应力，由于低碳或低合金钢一侧的熔合区或热影响区韧性相对较差，所以很容易沿过一侧熔合线产生热疲劳裂纹。热疲劳裂纹会在热应力的作用下，沿着弱化的脱碳层扩展而导致接头破坏。由于镍基合金的热膨胀系数介于奥氏体钢与低碳或低合金钢之间，这样就减弱了接头因热膨胀系数不同而产生的应力。因此，在接头性能要求高的情况下，采用镍基合金焊接材料改善接头性能是非常有效的。