奧氏體不銹鋼與低碳或低合金鋼的焊接特點

(1)稀釋問題

在異種鋼的焊接過程中，由于基體金屬的熔化而使焊縫金屬受到稀釋，焊縫金屬的成分是由填充金屬的成分、母材成分及熔合比確定的，這樣可以在不銹鋼組織圖上(舍夫勒組織圖)大致預測出焊縫金屬的組織狀態，也能大致知道焊縫的性能，保證接頭的機械性能和抗裂性能。

(2)熔合區的塑性

奧氏體不銹鋼與低碳或低合金鋼焊接時，一般選擇奧氏體焊縫金屬。由于稀釋作用，往往會在過渡區產生脆性的馬氏體組織，即在焊縫金屬中靠近母材一側熔合區附近存在一個窄的低塑性帶。低塑性帶的化學成分和組織均不同于焊縫的其他部位，寬度一般為0.2～0.6mm，位置在熔臺區中靠熔合線的邊緣。熔合區的寬度隨填充金屬的種類不同而不同。熔合區中低塑性的馬氏體組織存在，明顯地降低接頭的沖擊韌性，對于在低溫下工作和承受沖擊載荷的異種鋼接頭，應選用鎳基合金材料作為填充金屬，以減少熔合區的脆性馬氏體層的寬度和熔合線附近沖擊韌性的降低幅度。

表1用不同填充金屬時，低碳鋼一側熔合區寬度

(3)碳的擴散

前而已經提及的異種接頭，在焊后熱處理或高溫環境中使用時，由于兩側強碳化物形成元素含量和組織的不周而產生碳的遷移。在低碳或低合金鋼一側形成脫碳層，由于碳的減少，將變成鐵素體組織而軟化，同時促使脫碳區的晶粒長大，祜熔合線形或一層粗晶粒區。在焊縫一側形成增碳層，除一部分碳溶人基體以外，剩余的碳元素則以鉻的碳化物形態析出-使組織硬化。研究表明：焊縫金屬中含鎳量的提高，脫碳層寬度減小。當含鎳量提高到25％時，脫碳層寬度的減小將十分顯著。

碳的擴散遷移對接頭的常溫和高溫瞬時強度不良影響比較小，但對持久強度和疲勞極限的影響較大，而且斷裂部位大部分發生在熔合區的脫碳層上。隨著碳擴散的發展、接頭在熔舍區發生脆性斷裂的傾向增大。

(4)熱應力及其影響

奧氏體不銹鋼熱膨脹系數比低碳或低合金鋼大30％～60％，導熱系數卻只有低碳或低臺金鋼的30％～40％。這樣兩種材料的接頭，焊后會引起熱應力。而這種熱應力是不可能通過熱處理來消除的，這種永存的熱應力對接頭性能影響很大。

奧氏體不銹鋼與低碳或低合金鋼異種材料的接頭在周期性加熱和冷卻條件下工作時，接頭承受著嚴重的熱應變應力，由于低碳或低合金鋼一側的熔合區或熱影響區韌性相對較差，所以很容易沿過一側熔合線產生熱疲勞裂紋。熱疲勞裂紋會在熱應力的作用下，沿著弱化的脫碳層擴展而導致接頭破壞。由于鎳基合金的熱膨脹系數介于奧氏體鋼與低碳或低合金鋼之間，這樣就減弱了接頭因熱膨脹系數不同而產生的應力。因此，在接頭性能要求高的情況下，采用鎳基合金焊接材料改善接頭性能是非常有效的。