铁素体钢 Ⅺ 奥氏体高强度耐酸钢：0Cr18Nil2TiV、Cr18Ni22W2Ti2 奥氏体耐热钢： 0Cr23Ni18、 Cr18Ni18、 Cr23Ni13、 Ⅻ 0Cr20Ni14Si2、Cr20Ni14Si2 ⅩⅢ 奥氏体热强钢；4Cr14Ni14W2Mo、Cr16Ni15Mo3Nb① ①①铁素体-奥氏体高强度耐酸钢：0Cr21Ni5Ti、0Cr21Ni6Mo2Ti、 ⅩⅣ 1Cr22Ni5Ti① ① 为原苏联钢号，下同。 1、铁素体不锈钢与珠光体钢的焊接
在焊接构件中，常会遇到铁素体型不锈钢与珠光体类碳素钢的焊接，它是人们较为关注的一类异种钢焊接。铁素体型不锈钢以铬为主要合金元素，有的还含有铝、钼等合金元素。生产中应用较多的铁素体型不锈钢钢号有1Cr17、1Cr17Mo、0Cr13Al等。
铁素体型不锈钢与碳素钢相比，在化学成分上有较高的铬和其它合金元素。在施焊过程中由于热循环的作用，在铁素体不锈钢一侧的热影响区会引起晶粒长大，造成脆化。随着钢中铬含量的增加，高温停留时间延长，焊接接头的脆化倾向会更严重，碳素钢一侧焊缝的不均匀混合区，由合金元素的浓度来决定，可能出现硬脆的马氏体组织，导致塑性和韧性下降，有裂纹倾向。因此，这两种钢的焊接性较差。
为了实现这两种金属的优质焊接，在焊接工艺上应采取如下的必要措施： （1）对于含铬量较低的铁素体型不锈钢，焊接以前在其待焊处一侧可用E5015-B1或E5015-B2焊条堆焊一层过渡层。堆焊以前必须预热，预热温度为200～300℃。然后再用E4315、E4316或E5015焊条将过渡层与碳素钢焊成一体。含铬最高（ωCr≥17％）的铁素体型不锈钢与碳素钢焊接时，为了防止焊缝产生热裂纹，可以采用奥氏体不锈钢焊接材料进行施焊，一般情况可以不预热，如果需要预热，预热温度为150～200℃。
（2）焊接参数选用小的热输入，施焊过程中焊条、焊枪不作横向摆动，以窄焊缝为宜。
（3）多层焊时，待前道焊缝冷却到预热温度后再焊下一道焊缝，层间温度控制在100℃最好。如果层间温度过高，会出现焊缝在高温停留时间过长，而造成严重脆化。
（4）对于大厚度或刚度较大的焊接结构，要设计合理的焊接接头和坡口形式，希望焊后变形量小，焊接应力亦小。每道焊缝或每层焊缝焊接完毕后可用小锤轻轻锤击焊缝周围，以利于释放焊接应力。
（5）焊后应及时进行回火处理，以使焊缝组织均匀化，提高焊缝的塑性和耐蚀性。回火处理温度为750℃以下。
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铁素体型不锈钢与珠光体钢焊接可采用焊条电弧焊、CO2气体保护焊和埋弧焊等方法。焊条电弧焊焊接时，选用的焊条、预热温度和焊后热处理温度见表××-11。
表××-11 铁素体型不锈钢与珠光体钢焊接时焊条、预热和焊后热处理温度的选择
钢材 组合 焊条型号 焊前预热焊后热处／℃ 理／℃ 备 注 E5503-B1 E5515-B1 300～400 650～680 工作温度在350℃以下，焊后必须立即回火 Ⅰ十Ⅶ E5515-B2 E309 150～200 焊后无法进行热处理时采用 不回火 焊件不耐晶间腐蚀，不能受冲击载荷，不能用于浸蚀Ⅰ＋Ⅷ E309 不预热 性液体介质 E5503-B1 E5515-B1 300～400 650～680 工作温度在350℃以下，焊后必须立即回火 Ⅱ＋Ⅶ E5515-B2 E309 150～200 焊后无法进行热处理时采用 焊件不耐晶间腐蚀，不能受冲击载荷，不能用于浸蚀Ⅱ＋Ⅷ E309 不预热 不回火 性液体介质，焊后无法进行热处理时采用 Ⅲ＋Ⅶ E16-25Mo6N 150～200 焊后无法进行热处理时采用，工作温度在350℃以下 焊缝不耐晶间腐蚀，不能在浸蚀性液体介质中使用。E16-25Mo6N 不预热 焊后无法进行热处理时采用 Ⅲ＋Ⅷ 不回火 工件在浸蚀性液体介质中工作时，将E316焊条堆焊E316 不预热 在E16-25Mo6N焊缝表面，以便与浸蚀性液体接触，保护E16-25Mo6N的焊缝 E5503-B1 Ⅳ＋Ⅶ 300～400 620～660 工作温度在350℃以下，焊后必须立即进行回火 E5515-B1 焊缝不耐晶间腐蚀，不能在浸蚀性液体介质中使用，Ⅳ＋Ⅷ E309 250～300 不回火 工作温度不得超过350℃ Ⅴ＋Ⅶ E5515-B2 300～400 680～720 工作温度在350℃以下，焊后立即进行回火 不预热或焊缝不耐晶间腐蚀，不能在浸蚀性液体介质中使用，Ⅴ＋Ⅷ E309 不回火 150～200 不能承受冲击载荷 工作温度不能超过540℃，内部焊缝用E5515-B2焊E5515-B2 Ⅵ＋Ⅶ 300～400 720～750 接，而焊缝的表面层用E5515-B2-V覆盖，焊后必须E5515-B2V 立即回火 焊缝不耐晶间腐蚀，不得在浸蚀性液体介质中使用，Ⅵ＋Ⅷ E309 150～200 不回火 不能承受冲击载荷，工作温度在500℃以下 注：钢材组合见表××-10。
2、铁素体不锈钢与马氏体型不锈钢的焊接 （1）焊接特点
铁素体型不锈钢与马氏体型不锈钢的焊接与其它异种金属焊接时一样，在焊接金属熔池中和结晶过程中会发生合金元素的扩散和碳的迁移，对焊接接头热影响区的性能很不利。在马氏体型不锈钢焊缝一侧的热影响区形成低塑性组织；而在铁素体型不锈钢焊缝一侧则晶粒长大过快，使冲击韧性严重降低。因此，在焊接工艺中必须采取措施防止
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马氏体型不锈钢焊接接头的近缝区由于塑性太低而产生裂纹，同时又要考虑因铁素体型不锈钢焊接接头的热影响区冲击韧性值降低太多，而使焊接结构遭到破坏的问题。
（2）焊接工艺
① 焊接方法的选择。这两类钢焊接时通常采用焊条电弧焊，也可以采用气体保护电弧焊。
② 焊接材料的选择。焊接这两类钢时，可选用与铁素体型不锈钢化学成分相近的E410、E410NiMo和E430焊条；也可以选用与马氏体型不锈钢化学成分相近的E11MoVNi和E11MoVNiW焊条。气体保护焊时，可选H1Cr23焊丝；也可选用与这两类材料之一成分相同的焊丝或剪切板料作为填充金属。
采用奥氏体不锈钢焊条焊接时，焊缝金属可获得奥氏体组织，对防止裂纹是有利的，焊前还可不必预热。但它的不足之处，奥氏体不锈钢焊缝强度大大低于这两类钢，不能与母材金属等效；同时在进行焊后热处理时，在马氏体型不锈钢焊缝一侧肯定会发生碳的迁移，同时奥氏体不锈钢焊缝的线膨胀系数比马氏体型不锈钢大50％，使马氏体型不锈钢一侧焊缝的组织产生很大的内应力，为形成冷裂纹创造了条件。所以奥氏体不锈钢焊接材料的应用受到限制，只有在焊接结构无法进行热处理，焊接构件又不承受冲击载荷的作用仅受静载荷力，且焊接构件不承受很大压力的情况下，才能选用此类焊接材料。
焊接这两类钢时，除了使用奥氏体不锈钢焊接材料可以不预热外，选用其它焊接材料施焊前必须进行预热，预热温度主要考虑马氏体型不锈钢的焊接性以马氏体型不锈钢焊的预热温度。预热温度过高，对铁素体型不锈钢不利，会使铁素体型不锈钢焊缝一侧出现过热或晶粒粗化而降低其力学性能。
③ 焊接参数的选择。在焊接参数的选择方面，要考虑到这两类钢各有不同的要求：铁素体型不锈钢焊接，要求用小的热输入，而马氏体型不锈钢焊接时要求大的热输入，两者很难兼顾。所以这两类钢焊接之前，必须在保证焊接接头不产生裂纹的前提下，对焊接参数进行调整，根据结构使用情况，制定出一个主要满足—种类型钢焊接的焊接参数。
④ 焊后热处理。这两类钢焊接后要进行回火处理，回火处理程序按马氏体型不锈钢焊件进行，即冷却到100～150℃，保温0.5～1h 后再进行回火处理，温度控制在750℃以下。
有关铁素体型不锈钢与马氏体型不锈钢焊接时，焊接材料与热处理参数的选择见表
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××-12。
表××-12 铁素体型不锈钢与马氏体型不锈钢焊接材料与热处理参数的选择
钢材组合 Ⅶ＋Ⅷ Ⅶ+Ⅸ 焊接材料 E410；H1Cr23 E309；H1Cr24Ni13 E410 E11MoVNi；E1lMoVNiW E309 E430 E11MoVNi; E11MoVNiW E309Mo 预热温度／℃ 200～300 不预热 350～400 不预热 350～400 回火温度／℃ 700～740 不回火 700～740 不回火 700～740 不预热 备 注 焊后保温缓冷后，立即回火处理 焊后保温缓冷后，立即回火处理 不回火 Ⅷ+Ⅸ 注：钢材组合见表××-10
3、典型构件焊接：铁素体型不锈钢（1Crl7）与碳钢（Q235）的电弧焊 （1）焊接接头形式的选择
这两种钢焊接结构的焊接接头尽量采用对接接头，避免采用T形接头，尽量选用对接焊缝形式。
（2）焊接坡口的选择
通常采用V形坡口，其坡口尺寸见图××-7。由于铁素体型不锈钢液体金属的流动性比奥氏体型不锈钢差，为了保证充分焊透，坡口间隙要大一些，通常为2～2.5mm。
图××-7 铁素体不锈钢与碳钢接头的坡口形式
1—1Cr17钢 2—Q235钢
（3）焊接方法的选择
这两种钢的焊接方法可采用焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊和氩弧焊等，其焊接材料、焊前预热和焊后热处理参数的选择，见表××-13。
表××-13 1Cr17钢与Q235钢的焊接方法和焊后热处理参数的选择 焊接方法 焊条电弧焊 埋弧焊
焊条型号 E5515-B1 E5515-B2-VW ES515-B2-V 焊接材料 焊丝牌号 H10CrMoA(焊剂HJ431) 29
预热温度 ／℃ 不预热 不预热 焊后热处理 ／℃ 680～700回火 650～700回火 CO2气体保护焊 氩弧焊 H08CrMoVA(焊剂HJ431） H08CrNi2MoA H08CrMoVA ψCO2气体(纯度)99.8％ H08CrNi2MoA H08CrMoVA ψAr气体纯度99.8％ 不预热 650～680回火或 680～700回火 680～700回火 不预热 （4）焊接工艺
铁素体型不锈钢与碳钢焊接时，为了防止铁素体型不锈钢焊缝一侧晶粒粗大，产生脆化和裂纹，在焊接工艺上应采取下列措施：
① 选用小的热输入，小的焊接电流，较快的焊接速度；
② 采用短弧焊，电弧稍倾向碳钢母材金属侧，使两母材金属受热均匀一致； ③ 多层焊，待前一层焊缝冷却到室温后再焊下一道焊缝； ④ 焊后进行缓冷。
参考文献：
[1] GB/T××××-××××《不锈钢和耐热钢牌号——化学成分》冶金工业信息标
准研究院起草，国家质量监督检验检疫总局待发布 （2006.4送审待批稿） [2]《不锈钢》陆世英等编著（原子能出版社——特殊钢丛书《不锈钢》卷），原子能
出版社，1995年9月第1版
[3] 崔忠圻著高校试用教材《金属学与热处理》机械工业出版社 1996.10
[4] 《微合金化钢知识讲座》（东涛，孟繁茂，傅俊岩 著）“中信微合金化技术中心”
特编辑出版
[5] 网载教材《第六章 耐热钢和耐蚀钢》作者不详
[6] 网载论文：《800MPa级超细晶粒钢研究现状和发展趋势》作者宋立秋(攀钢钢铁
研究院，攀枝花 617000)
[7]《不锈钢焊接》张其枢、堵耀庭编著，机械工业出版社2001年5月第1版
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