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45钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接工艺研究

（河南平高电气股份有限公司，河南平顶山467001）

重点介绍了45钢与12Cr18Ni9不锈钢的焊接特点，焊接工艺的选择，试验

条件及所采用的焊接工艺，并对试验结果进行分析，表明45钢与12Cr18Ni9不

锈钢焊接时通过选择合理的工艺和方法，焊缝接头性能可以达到异种钢焊接时要

求较低的母材的机械性能，能够用于公司的批量焊接生产。

标签：焊接工艺；异种钢；残余应力；焊接裂纹

由于异种钢的物理性能和化学成分存在差异，而使异种钢焊接的焊缝接头性

能变差。45钢与12Cr18Ni9（旧牌号1Cr18Ni9）不锈钢焊接时，在焊缝与45钢

母材间往往会存在一个马氏体组织的熔合区，该区韧性较低，为一个高硬度高脆

性层，是导致构件受力失效破坏的薄弱区，它会降低焊接结构的使用可靠性。本

文在分析和试验的基础上，论述了45钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接时通过选择合

理的工艺和方法，能够得到符合异种钢焊接技术要求的焊缝接头。

145钢与12Cr18Ni9不锈钢的化学成分比较

45钢与12Cr18Ni9不锈钢的化学成分见表1。

由表1可以看出，45钢和12Cr18Ni9不锈钢是两种化学成分差别很大的钢

种，45钢含碳量高，钢的淬硬倾向大，12Cr18Ni9不锈钢合金成分含量较高。两

种化学成分差别很大的钢焊接在一起时，焊缝金属是由两种不同类型的母材及填

充金属材料熔合而成，就会出现与焊接一种金属材料所不同的很多问题，焊接时

工艺方法的选择和作业参数的控制都要求十分严格。

245钢与12Cr18Ni9不锈钢焊前分析

2.145钢对焊缝合金元素的稀释作用

焊缝的组织取决于焊缝的成分，而焊缝的成分取决于母材的熔入量，即熔合

比。当熔合比发生变化时，焊缝的成分和组织相应发生变化。45钢与12Cr18Ni9

不锈钢焊接时，由于45钢中不含合金元素，因此它对整个焊缝金属的合金元素

有稀释作用，特别是焊缝靠近熔合区的部位，稀释作用比焊缝中心突出，铬、镍

含量远低于焊缝的平均值，使焊缝金属的奥氏体形成元素含量减少，在45钢一

侧的熔合过渡区形成所谓的过渡层，即脆性的马氏体组织，厚度在0.2-0.6mm之

间，造成焊缝接头质量恶化，严重时生产裂纹。虽然过渡层是不可避免的，但通

过提高焊缝中奥氏体形成元素的含量和控制高温停留时间等工艺措施，可以使过

渡层的厚度减少。选用奥氏体化强的焊接材料减少过渡层的厚度，提高Ni的含

量防止熔合区碳的迁移，是目前改善异种钢焊接熔合区质量的主要手段。

表145钢和12Cr18Ni9不锈钢的化学成分

2.2焊接时碳的迁移问题

在45钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接过程中，长时间处于高温会使珠光体钢与

奥氏体钢界面附近发生反应扩散使碳迁移，结果在45钢一侧形成脱碳层，奥氏

体一侧形成增碳层。由于两侧性能相差悬殊，接头受力时可能引起应变集中，降

低接头的高温持久强度和塑性。为解决碳的迁移问题，应尽量降低加热温度并缩

短高温停留时间，在45钢中增加碳化物形成元素（Cr、Mo、V等）而在奥氏体

钢中减少这些元素，提高奥氏体焊缝的含镍量，缩小扩散层。

345钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接工艺的选择

3.1试验件的选择

结合我公司实际生产需要，采用350×125×8（mm）的45钢与12Cr18Ni9不

锈钢试板，进行焊接工艺评定试验。

3.2焊接方法和线能量的选择

异种钢焊接方法的选择除了考虑生产效率和具体的焊接条件外，还应考虙熔

合的影响，焊接时要尽量减少熔合比，以降低对焊缝的稀释作用，手工电弧焊的

熔合比较小，而且方便灵活，不受焊件形状的限制。采用小的线能量进行焊接，

有利于降低加热温度并缩短高温停留时间，降低焊接时碳的迁移，同时有利于减

小焊缝熔合区附近马氏体组织过渡层的厚度。

3.3焊接材料的选择

正确选择焊接材料是异种钢焊接的关键，接头质量