不锈钢双面双弧焊接工艺技术研究(2)
1.2 不锈钢焊接性分析
1.2.1 不锈钢焊接特性
不锈钢是一种特殊的钢种,普通碳钢中,加入了一组合金元素,该合金元素中Cr的质量分数大于12%,从而它能在空气中保持很好的金属光泽,具有很好的抗生锈的特点。该材料耐蚀性的原因众多,但是主要由于铬元素的存在。原因是铬元素能使钢材的表面形成一层坚固的氧化膜,该氧化膜不溶解于某些介质。不锈钢不仅有较多的铬,而且添加了另外一些合金元素,如镍。加入了这些合金元素后,使不锈钢在空气、水、蒸气、还有许多酸、碱、盐中能够耐腐蚀,使其化学稳定性很好。铬在该钢种中普遍大于12%。然而因为铬含量的上升,使其组织被影响的比较明显。如果铬非常多,但是碳的比例非常低时,该元素将导致铁元素与碳元素趋于均衡,使它的奥氏体相区变小,有时也会消除这个区域,该钢中的组织主要是铁素体,被加热到高温时，它的相变消失,该钢种是铁素体型。如果其中铬的比例比较低(却不低12%时),当钢中含很多的碳时,当它从高温向低温转变时,十分容易在其中生成马氏体组织,这是另一种钢种，是马氏体型不锈钢。不锈钢中其它的一些金属元素,比如镍，这种元素可以使Υ相区变大，这样钢中将有奥氏体。当钢有很多的镍存在时,如果温度处于室温，这种钢的结构是奥氏体组织,是奥氏体型。
13%Cr钢是马氏体型不锈钢的代表。焊接操作过程,该钢的一些区域将发生α-γ(M)相变化,比如被加热到很高温度的热影响区。结果使这种钢存在低温脆性、它的低温时的韧性也会下降，同时还有由于硬化，使这种钢的延展性将大大降低。结果在焊接普通的马氏体型不锈钢时,需要对马氏体不锈钢实施预热处理,当钢中碳的含量比较低时，同时氮的含量也比较低时，还有使用γ系焊材时，焊前进行预热不是必要的。马氏体不锈钢焊接热影响区的组织相对与其他钢时显的硬且脆。要解决该困难,对其进行焊后的热处理比如回火是一个很好的方式，这样可以使它的韧性和延展性提升。而且钢中的一些牌号,在焊接状态下韧性不错，比如含较少的碳与氮。
18%Cr钢是一种典型的铁素体型不锈钢。它在室温时的组织一般是单相，是纯铁素体,强度不是非常的高,但是它塑性、韧性良好。当碳元素的量比较少时,该钢种具有焊接性能比较好,而且导致它对焊接裂纹的反应比较敏感。如果加热到高温,钢中也许会出现少量的奥氏体组织,但也有可能根本不会出现奥氏体组织,同理在焊接不锈钢的过程中，由于热循环的影响,有可能出现少量,但也可能根本不会出现马氏体组织。所以这类钢在焊接后它的强度不会显著下降也不会产生淬火硬化的现象,因此即使出现了少量的马氏体组织也可以解决,比如进行焊后热处理。然而当18%Cr钢温度高于900℃时,热影响区的晶粒会明显的变的短粗,这样当这种刚在冷却到室温下时延伸性和韧性将会下降,很可能会有低温裂纹发生。因此,这些钢种也许会发生475℃脆化现象。这种钢材加热到700℃左右时,将导致δ相的脆化。一般会在焊接前对其进行预热和也应该在焊接后对其进行热处理,不要在它韧性不好的温度时焊接，否则将 导致碳化物也的析出,还有其中的夹杂物会粗化使钢发生低温脆化等缺陷、从而导致钢耐蚀性变差,从而可能使延迟裂纹发生，使高合金钢焊接性变差。
18%Cr-8%Ni钢也是一种典型的不锈钢，它是一种奥氏体型钢。在焊前时可以不对它进行预热，焊后也可以不进行热处理。一般它的焊接性能比较好。但是高合金不锈钢中含镍、钼较高的钢在焊接时这种钢会在温度较高时会发生裂纹。而且脆化很可能出现在该钢种中,当受到该铁素体生成元素的影响，这种钢中会生成铁素体，在温度较小时会引起钢种脆化发生,也会使奥氏体不锈钢对腐蚀性抵抗变弱。从而导致受到应力产生腐蚀裂纹等缺陷。钢种焊接过后,它的接头在焊接过后，其强度等性能十分的高，当铬的碳化物积聚在一些区的晶界时，晶界中会出现贫铬层，这种情况的出现会导致晶间腐蚀等问题。解决这种问题的方法,可以应用低碳或添加钛、铌的钢种。这种裂纹的防止方法,降低这种钢中的δ铁素体,普遍实验在室温时使用含的δ铁素体在5%以上。奥氏体不锈钢主要看重耐蚀性,因此一般挑碳含量较少的和焊接性比较稳的钢种,焊接结束再采取热处理;当看重钢的结构的强度,当焊接结束热处理不适宜进行,否则会发生变形等一些缺陷。双相不锈钢对裂纹比较迟钝，当其中的铁素体较高时，会降低它的耐腐蚀性。沉淀硬化型不锈钢的缺陷，是它在焊接时它可能会出现软化现象。
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