不銹鋼焊接難的原因分析

“不銹鋼”一詞不單純指一種不銹鋼，而是表示一百多種工業不銹鋼，每種不銹鋼都在其特定的應用領域具有良好的性能。

它們都含有17～22%的鉻，較好的鋼種還含有鎳，添加鉬可進一步改善大氣腐蝕性，特別是耐含氯化物大氣的腐蝕。

圖1：不銹鋼壓力容器

1、什么是不銹鋼和耐酸鋼？

答：不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡稱，耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼；而將耐化學腐蝕介質（酸、堿、鹽等化學浸蝕）腐蝕的鋼種稱為耐酸鋼。

由于兩者在化學成分上的差異而使它們的耐蝕性不同，普通不銹鋼一般不耐化學介質腐蝕，而耐酸鋼則一般均具有不銹性。

2、 如何對不銹鋼進行分類？

答：按組織狀態分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。

（1）馬氏體鋼：強度高，但塑性和可焊性較差。

馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。

這類鋼是在淬火、回火處理后使用的，鍛造、沖壓后需退火。

（2）鐵素體鋼：含鉻15%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力腐蝕性能優于其它種類不銹鋼，屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。

因其含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。

這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數小等特點，用于硝酸及食品工廠設備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃氣輪機零件等。

（3）奧氏體鋼：含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質腐蝕。

一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050～1150℃，然后水冷或風冷，以獲得單相奧氏體組織。

（4）奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼：兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優點，并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。

在含C較低的情況下，Cr含量在18%～28%，Ni含量在3%～10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti、N等合金元素。

該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。

與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。

（5）沉淀硬化不銹鋼：基體為奧氏體或馬氏體組織，沉淀硬化不銹鋼的常用牌號有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化（又稱時效硬化）處理使其硬（強）化的不銹鋼。

按成分分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。

（1）鉻不銹鋼具有一定的耐蝕（氧化性酸、有機酸、氣蝕）、耐熱和耐磨特性，一般作為電站、化工、石油等設備材料。但其焊接性較差，應注意焊接工藝、熱處理條件等。

（2）鉻鎳不銹鋼在焊接時，受到重復加熱析出碳化物，會降低耐腐蝕性和力學性能。

（3）鉻-錳不銹鋼的強度、延展性、韌性、成形性、焊接性、耐磨損和耐腐蝕性能良好。

1、為什么焊接不銹鋼有一定的工藝難度？

答：（1）不銹鋼材料熱敏感性較強，在 450～850℃溫區內停留時間稍長，焊縫及熱影響區耐腐蝕性能會嚴重下降；

（2）容易發生熱裂紋；

（3）保護不良，高溫氧化嚴重；

（4）線膨脹系數大，易產生較大的焊接變形。

2、焊接奧氏體不銹鋼可采取哪些有效的工藝措施？

答：（1）依據母材的化學成分，嚴格選擇焊接材料；

（2）小電流快速焊接，小線能量減少熱輸入；

（3）細直徑焊絲、焊條，不擺動，多層多道焊；

（4）焊縫及熱影響區強制冷卻，減少450～850℃停留時間；

（5）TIG焊縫背面氬氣保護；

（6）與腐蝕介質接觸的焊縫最后焊接；

（7）焊縫及熱影響區鈍化處理。

3、為什么奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼焊接（異種鋼焊接）要選用25—13系列的焊絲及焊條？

答：焊接奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼相連的異種鋼焊接接頭，焊縫熔敷金屬必須采用25—13系列的焊絲（309、309L）及焊條（奧312、奧307等）。

如采用其它不銹鋼焊材，在碳鋼、低合金鋼一側熔合線上會產生馬氏體組織，出現冷裂紋。

4、為什么實心不銹鋼焊絲要用98%Ar+2%O2的保護氣體？

答：實心不銹鋼焊絲MIG焊接時，如果采用純氬氣體保護，熔池表面張力大，焊縫成型不良，呈“駝背”焊縫形狀。加入1～2%的氧氣，可降低熔池表面張力，焊縫成型平整美觀。

5、為什么實心不銹鋼焊絲MIG焊縫表面會發黑？如何解決此問題？

答：實心不銹鋼焊絲MIG焊接速度較快（30～60cm/min），保護氣體噴嘴已運行至前端熔池區時，焊縫還在紅熱高溫狀態，易被空氣氧化，表面即生成氧化物，焊縫發黑。用酸洗鈍化方法能夠去除黑皮，恢復不銹鋼原始表面顏色。

6、為什么實心不銹鋼焊絲要用帶脈沖的電源才能實現射流過渡，無飛濺焊接？

答：實心不銹鋼焊絲MIG焊接時，φ1.2焊絲，當電流I≥260～280A，才能實現射流過渡；小于此值熔滴為短路過渡，飛濺較大，一般不推薦用。

只有使用帶脈沖的MIG電源，才能實現從小規范到大規范的脈沖射滴過渡（根據絲徑選擇最小值或最大值），無飛濺焊接。

7、為什么藥芯不銹鋼焊絲用CO2氣體保護,不用帶脈沖的電源？

答：目前常用的藥芯不銹鋼焊絲（如308、309等），焊絲內的焊藥配方是按CO2氣體保護下產生焊接化學冶金反應而研制的，所以一般情況下不用帶脈沖的弧焊電源（帶脈沖的電源基本都需要采用混合氣），如果想要提前進入射滴過渡也可以采用脈沖電源或常規氣保焊機型配以混合氣體焊接。