不锈钢焊接性，你了解吗？

焊接性指同质材料或异质材料在制造工艺条件下,能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力,材料、设计、工艺及服役环境为影响焊接性的四大因素。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总称。 

1、不锈钢的主要腐蚀形式

在焊接过程中，温度的控制是影响不锈钢焊缝质量的关键因素之一。过高或过低的温度都可能导致材料性能的下降。过热可能导致晶粒粗大，从而降低焊缝的耐腐蚀性和强度；过冷又可能引起脆化现象。因此，精确控制焊接热输入，采用适当的预热和后热处理措施，对于保证焊接接头的性能至关重要。

不锈钢的主要腐蚀形式有均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等。均匀腐蚀,指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象;点腐蚀,指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微,而分散发生的局部腐蚀;缝隙腐蚀,在电解液中,如在氧离子环境中,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迟滞现象,以至于溶液局部Cl-,形成浓差电池,从而导致缝隙中不锈钢钝化膜吸附Cl-而被局部破坏的现象;晶间腐蚀,在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象;应力腐蚀,指不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极强的脆性开裂的现象。 

2、防止点腐蚀的措施

不锈钢在焊接过程中对杂质的敏感性较高。特别是在含有铬、镍等合金元素较多的不锈钢中，焊接时易形成热影响区（HAZ），这个区域的腐蚀抗力可能会因合金元素的局部消耗而减弱。为了避免这一问题，通常需要选择合适的填充材料，并通过调整焊接参数来最小化热影响区的不利影响。

1)减少氯离子含量和氧离子含量;2)在不锈钢中加入铬、镍、钼、硅、铜等合金元素;3)尽量不进行冷加工,以减少位错露头处发生点腐蚀的可能;4)降低钢中的含碳量。 

不锈钢及耐热钢的高温性能：475℃脆性,主要出现在Cr>13%的铁素体,430-480℃之间长期加热并缓冷,导致在常温时或负温时出现强度升高而韧性下降;σ相脆化,是Cr的质量分数的45%的典型,FeCr金属间化合物,无磁性,硬而脆。

3、奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性

在实际焊接操作中，还需要注意气体保护焊（如氩弧焊）和无气体保护焊（如手工电弧焊）的选择。气体保护焊能够有效防止焊缝氧化，适合用于要求较高的场合。而无气体保护焊则在某些情况下会引入更多的污染物，但成本相对较低，适合于一些非关键部位的焊接工作。

1)晶间腐蚀;2)热影响区敏化区晶间腐蚀;3)刀状腐蚀。 

防止焊缝发生晶间腐蚀的措施：

1)通过焊接材料,使焊缝金属或者成为超低碳情况,或者含有足够的稳定化元素Nb;2)调整焊缝成分获得一定δ相。 

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4、热影响区敏化区晶间腐蚀

焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热区间的部位所发生的晶间腐蚀。 

刀状腐蚀:在熔合区产生的晶间腐蚀,有如刀削切口形式,故称为“刀状腐蚀”。 

防止刀状腐蚀措施:

①选用低碳母材和焊接材料;

②采用又相组织的不锈钢;

③采用小电流焊接,减少焊接粗晶区的过热程度及宽度;

④与腐蚀介质接触的焊缝最后焊接;

⑤交叉焊接;⑥加大钢中Ti,Tb含量,使焊接粗晶区的晶粒边界有足够的Ti、Tb与碳化合。

除了上述技术细节，焊接前的表面处理也不可忽视。油污、锈迹和其他杂质的存在会影响焊缝的成形和质量。因此，在焊接前进行彻底的清理是必不可少的步骤。

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5、不锈钢为什么采用小电流焊接

以减小焊接热影响区的温度,防止焊缝晶间腐蚀的产生,防止焊条、焊丝过热,焊接变形,焊接应力,减少热输入等。 

引起应力腐蚀开裂的三个条件:

环境,选择性的腐蚀介质,拉应力。 

防止应力腐蚀开裂的措施:

1)调整化学成分,超低碳有利于提高抗应力腐蚀的能力,成分与介质的匹配问题;2)清除焊接残余应力;3)电化学腐蚀,定期检查及时修补等。 

随着焊接技术的进步，新型焊接方法如激光焊接、摩擦搅拌焊接等逐渐被应用于不锈钢的连接。这些方法以其高能量密度和精确控制的特点，为提高焊接质量和效率提供了新的可能性。

6、为提高耐点蚀性能

1)一方面必须减少Cr、Mo的偏析;

2)一方面采用较母材更高Cr、Mo含量的所谓“超合金化”焊接材料。 

奥氏体不锈钢焊接时会产生热裂纹，应力腐蚀裂纹,焊接变形,晶间腐蚀。 

不锈钢的焊接是一个涉及材料学、热处理学、力学等多个学科的复杂过程。通过对不锈钢焊接性的深入研究和应用，我们不仅能够确保产品的质量，还能在效率和经济性上取得显著的提升。随着技术的不断革新，未来不锈钢在更广阔的领域中的应用将更加广泛和深入。

7、奥氏体钢焊接热裂纹的原因

1)奥氏体钢的热导率小,线膨胀系数大,拉应力致大;

2)奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织,有利于有害杂质偏析;

3)奥氏体钢合金组成较复杂,易溶共晶。 

防止热裂纹措施:

①严格限制母材和焊接材料中的P、S含量;②尽量使焊缝形成双相组织;③控制焊缝的化学成分;④小电流焊接。 

8、奥氏体不锈钢选材时应注意

①坚持“适用性原则”;②根据所选各焊材的具体成分确定是否适用;③考虑具体应用的焊接方法和工艺参数可能造成的熔合比大小;④根据技术条件规定的全面焊接性要求来确定合金化程度;⑤要重视焊缝金属合金系统,具体合金成分在该合金系统中的作用,考虑使用性能要求和工艺焊接性要求。 

铁素体不锈钢焊接性分析:

1)焊接接头的晶间腐蚀;

2)焊接接头的脆化,高温脆化,σ相脆化,475℃脆化。