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不锈钢的焊接 作成者:刘尚平 冷轧技术科 2005-10-26 1.ＳＴＳ焊接的主要方法 * * 焊接方法 电弧焊 金属保护电弧焊 气体保护电弧焊（ＭＩＧ，ＭＡＧ） 熔融焊 钨极氩弧焊（TIG） 埋弧焊 等离子焊 阻抗焊接 电子阻抗焊 点阻抗焊　 高能焊接 激光束焊接 电子束焊接 ２.电弧焊的焊接示意图 电弧焊都是通过焊瘤来传导热量的 在热影响区都产生结晶粒的成长、第2相的固熔及析出 热影响区主要包括过热区、敏化区、SIGMA相形成区 输入热量（J/cm）＝电流×电压×60/焊接速度（cm/min） 3.影响焊接的不锈钢物理性质 焊缝间隔 304 ＞430 =低碳钢 13.52 11.5 18～18.4 平均线膨胀系数(10-6Ｅ／ ℃) At20～500 ℃ 电阻焊接入热量 304＜430 ＜低碳钢 13～21 60 72～74 电阻(微欧姆) At 20 ℃ 焊接部变形量 304＞430 ＞低碳钢 62.8 26.4 16.3～25.1 热传导率 (W/m. ℃) At 100 ℃ ～705℃ 磁性 磁性 非磁性 磁性 焊接入热量 304＜430 ＜低碳钢 1540 1480～1508 1400～1450 熔融温度 备注 低碳素钢 430 304 区分 各性质对比低碳钢： 电阻系数大、熔融温度低：焊条（或焊丝）及母材都容易被加热而融化，因此焊接规范要小于低碳钢，电流大约是碳钢的80%，并且尽可能使用较快的焊接速度。 平均线膨胀系数大（奥氏体钢）：焊接加热使结构膨胀，冷却时产生较大的收缩变形和拉应力，容易引起热裂纹，所以奥氏体钢有比较大的热裂纹敏感性。铁素体钢、马氏体钢和双相钢的膨胀系数与低碳钢相近或略小，在焊接中热裂纹不是主要问题。 热传导率：焊接区的热量不易向远离焊缝的金属传递，造成焊缝和热影响区过热，引起铁素体钢、马氏体钢和双相钢热影响区晶粒粗大和奥氏体钢的热裂纹。 ５．奥氏体不锈钢的焊接特点 焊接过程中一般不发生组织变化（稳定Austenite 组织不锈钢），因此不必预热。在某些情况下预热是有害的，会引起碳化物析出或产生翘曲； 焊缝温度高达1600-1700℃，亚稳定奥氏体有可能发生组织转变、析出金属间化合物或碳化物。以常用的304为例，通常焊缝中会含有少量（4%-10%）的铁素体；温度在1300℃以上的热影响区称作过热区，其晶粒粗大； 焊缝 热影响区 母材 焊缝 5.1奥氏体不锈钢焊接中的焊缝处产生裂纹 Ｃｒ／Ｎｉ≥１.５２时凝固龟裂倾向性低 减少凝固龟裂的措施： 选择低入热焊接条件，遵守层间温度 减少杂质的含量，特别是Ｓ和Ｐ 合理的凝固模式 影响凝固龟裂的主要因素：凝固模式、杂质和焊接条件 焊缝组织中含有适量的铁素体可减少焊缝热裂和微裂纹敏感性：铁素体可以溶解Nb、Si、P、S等元素，防止焊缝产生低熔点共晶物，另外在结晶过程中，铁素体首先结晶出来，增加了晶核，加快了一次组织方向性和细化晶粒，且铁素体膨胀系数小，有利于减小焊缝的收缩应力。 5.２焊接部的热影响区产生晶间腐蚀 晶间周围因为生成铬的碳化物导致Ｃｒ缺乏层形成，产生敏锐化，易发生晶间腐蚀 防止焊接部敏锐化晶间腐蚀的改善对策： －减低钢种的Ｃ含量 －添加稳定化的元素（Ｔｉ、Ｎｂ等） －设定低入热的焊接条件 －固溶处理：在1050～1150℃可得到完全均匀的奥氏体组织，然后快速冷却，避免在晶界析出连续的网状碳化物。 6.铁素体不锈钢的焊接性 焊接部为单一的铁素体组织，热影响区产生晶粒粗大化 6.2铁素体焊接的问题点 1.高Cr铁素体钢对C、N的溶解度比奥氏体钢小得多。在高温溶解的C、N随着温度降低，溶解度降低，过饱和的C、N在晶界析出，形成Cr23C6和Cr2N等化合物。焊缝和近缝区由于晶粒长大十分明显， Cr23C6和Cr2N在晶界上浓缩，使焊缝和热影响区的塑韧性大幅度降低。 2.高铬铁素体钢可用手工氩弧焊和手工焊条焊接。但在用手工焊条焊接时，不可用纯铁素体类(或同成分)的焊条，因为药皮容易使焊缝增碳，使焊缝塑韧性大幅度降低。一般使用316L、308L焊条或焊丝可获得满意的效果； 6.1铁素体不锈钢焊接部的组织特点 Ａr flow 增加　　　　　碳、氮化物减少 焊接金属侵入型元素（C+N）减少 保护气体纯度及流量增加 填充焊条使用高Ni的不锈钢（３０９和３１６L） 合理的凝固模式，防止结晶粒粗大 3.当钢中或焊丝中C、N含量较高，为了改善焊缝的塑韧性、可在焊丝中添加稀土金属(REM)。C、N和稀土金属在焊缝中形成相应化合物，防止Cr23C6和Cr2N在晶界析出。 4影响韧性的因素及改善措施 ①11Cr 焊接 C+N 影响导致奥氏体变化,马氏体组织生成 ②18Cr 焊接 铁素体单相组织 7.马氏体不锈钢的焊接性 7.1.Fe-Cr系二