不锈钢材料的可焊接性能介绍(上)

选择不锈钢是因为其耐腐蚀性、耐高温氧化性或其强度等优势。对不同类型的不锈钢进行了鉴定，并对可用于制造不锈钢部件的焊接工艺和技术给出了指导，而不会损害材料的腐蚀，氧化和机械性能有时会将缺陷引入焊缝。

不锈钢的独特性能来源于在钢中添加合金元素，主要是铬和镍。通常，生产不锈钢需要超过10％的铬。四个等级的不锈钢根据其材料特性和焊接要求进行了分类：奥氏体、铁素体、马氏体、奥氏体铁素体双相不锈钢。

合金基团主要根据其微观结构来指定。前三个由单相组成，但第四个组包含铁素体和奥氏体。由于镍（加碳，锰和氮）促进奥氏体和铬（加上硅，钼和铌）促进铁素体的形成，所以市售不锈钢中的焊缝结构可以基于其化学成分在很大程度上进行预测。预测的焊接金属结构显示在舍弗勒图中，其中奥氏体和铁素体促进元素以镍和铬当量作图。

由于不同的微观结构，合金组具有不同的焊接特性和对缺陷的敏感性。奥氏体不锈钢通常具有16-26％铬（Cr）和8-22％镍（Ni）的组成。用于焊接制造的常用合金是304型，其含有约18％的Cr和10％的Ni。这些合金可以使用任何电弧焊接工艺（TIG，MIG，MMA和SA）容易地焊接。由于它们在冷却时不可硬化，所以它们表现出良好的韧性，并且不需要预焊接或焊后热处理。

尽管奥氏体不锈钢容易焊接，但会发生焊接金属和热影响区裂纹。在含有少量铁素体的完全奥氏体组织中，焊缝金属凝固裂纹更可能是更有裂纹敏感性的。铁素体的有益效果主要归因于其溶解有害杂质的能力，否则将形成低熔点偏析和枝晶间裂纹。

由于在显微组织中存在5-10％的铁素体是非常有益的，所以填料组成的选择对于抑制开裂的风险是至关重要的。舍弗勒图表显示了不同成分的铁素体奥氏体相平衡。例如，当焊接304型不锈钢时，使用具有稍微不同的合金含量的308型填充材料。