4.3.2 铁素体钢焊接工艺特点
(1) 焊接方法 高铬铁素体不锈钢采用：SMAW、TIG/MIG、SAW、PAW、EBW 等焊接方法。 高纯铁素体不锈钢主要采用：TIG/MIG、PAW、电EBW等获得良 好保护的焊接方法，也用SMAW。 (2) 焊接材料 焊接填充金属分三类：同质铁素体、奥氏体不锈钢和镍基合金。 同质焊缝与母材有一样的颜色，相同的线膨胀系数和近似的耐腐蚀 性，颜色一致，但抗裂性能不高。 要求焊缝有更好的塑性时，可采用铬镍奥氏体类型的焊条和焊丝。 使用奥氏体型焊丝，可采用埋弧焊，参考舍夫勒焊缝组织图，控制 好母材对奥氏体焊缝的稀释。对于耐腐蚀及韧性要求高的F不锈钢， 一般不用埋弧焊。
防止焊缝和热影响区的脆化措施




① 选用含少量Ti元素的母材，以防止粗晶脆化； ② 减小475℃脆化，无论是母材或焊缝金属均应最大 限度地提高其纯度； ③ 采用小焊接热输入，缩短在950℃以上高温停留的 时间，焊件避免用冲击整形； ④ 缩短在475℃和σ相脆化温度区间停留的时间。一 旦产生475℃脆化，可以在600℃以上短时加热、空 冷。产生σ相脆化，可加热到930~980℃后急冷的方 法进行消除； ⑤ 预热温度一般不超过150℃。



4.3.1 铁素体不锈钢的焊接性分析
1. 焊接接头晶间腐蚀 (1) 高铬铁素体不锈钢 与奥氏体不锈钢相比，高铬铁素体不锈钢加热到950℃ 以上冷却后，将产生敏化腐蚀，而在700~850℃短时 保温退火处理，耐蚀性可恢复。 由1100℃水淬或空冷都产生严重腐蚀。因此高铬铁素 体不锈钢HAZ，由于受到热循环高温作用产生敏化，在 强氧化性酸中产生晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的位置在邻 近焊缝的高温区。



表4-4
铁素体不锈钢焊条、焊丝选用表
铁素体不锈钢焊接方法、材料
（1）焊接方法 SMAW、TIG （2）焊接材料 1）同质：如Cr17，用G302（Cr17系） Cr17Ti，用G311（Cr17Mo2系） 预热120-200℃，焊后750-800℃回火 2）异质（用A焊条）：不预热，焊后不热处理 Cr17Ti——A107（18-8） Cr17Mo2Ti——A207（18-12Mo2） Cr25Ti——A307（25-13） Cr28Ti——A407（25-20）






2) 工艺措施 通过采用小线能量、强制冷却等方法，降低HAZ敏化 温度区的停留时间，使之处于一次稳定状态。 3) 焊后热处理 ① 固溶处理 加热到1050~1150℃，使Cr23C6重新 溶入奥氏体中，通过水淬快冷，使之来不及析出，从 而达到一次稳定状态； ② 稳定化处理 加热到850℃，保温2h，然后空冷， 使Cr23C6充分析出，奥氏体中Cr扩散均匀，达到二次 稳定状态，消除晶间腐蚀；铁素体 Nhomakorabea焊接工艺要点
1）无相变，HAZ晶粒急剧长大， 引起脆化（σ相、470℃脆化），产生裂纹 防止措施：低温预热（T<150℃ ） 2）有晶间腐蚀倾向，防止措施与A钢相同； 3）限制C、N等杂质，防止脆化； 4）减小焊接热输入，窄焊道，控制层间温度； 5）焊后回火处理（实际是空冷的退火处理） 采用A焊材时，不预热，不焊后热处理。
铁素体不锈钢的焊接
4.3 铁素体不锈钢的焊接
铁素体不锈钢的焊接特点 分为普通铁素体不锈钢和超纯铁素体不锈钢两大类， 钢中的铁素体化元素（Cr、Mo、Al或Ti等）较多，奥 氏体化元素（C、Ni、Mn等）含量较低。 铁素体不锈钢成本低，抗氧化性好，尤其是抗应力腐 蚀开裂性能强于奥氏体不锈钢。 加热过程中始终是铁素体组织，在焊后冷却过程中不 出现奥氏体向马氏体转变的淬硬现象，但HAZ由于高 温而促成铁素体晶粒粗大，降低接头的韧性，焊接性 较差。 随着真空和保护气氛精练技术的发展，已生产出间隙 元素(C+N)含量极低、焊接性良好的超纯铁素体不锈 钢并得到应用。


(2) 超纯铁素体不锈钢 C+N总量是影响超纯铁素体不锈钢晶间腐蚀的主要因 素。在超纯铁素体不锈钢中严格控制了钢中C+N含量， 一般控制在0.035%~0.045%、0.030%、 0.010%~0.015%三个水平。还添加必要的合金元 素进一步提高耐腐蚀性及其他综合性能。 对高纯铁素体不锈钢，易引起敏化的加热温度是 1100~1200℃ ，正是C、N化物大量溶解的温度。 冷却过程，约在950~500℃，过饱和的C、N将重新 析出。这种析出是否引起贫铬现象与碳氮含量、过饱 和程度、冷却速度以及其它合金元素（如Mo、Ti、 Nb等）含量有关。



(3) 防止晶间腐蚀措施
1) 控制化学成分 ① 降低母材及焊缝C含量，可采用超低碳母材 （C≤0.03%）和超低碳焊丝（C≤0.02%）； ② 将工件再次加热到650~850℃，并缓慢冷却，使 晶粒内部的Cr原子能充分向晶界贫铬区扩散，可消除 晶间腐蚀； ③ 加入强碳化物元素，如Ti（Ti=5×C%）、Nb等， 通过Ti、Nb与C的结合降低C含量和避免形成Cr23C6， 可以提高抗晶间腐蚀能力。





(3) 475℃脆化
高Cr铁素体钢的室温韧性



Cr>15%的铁素体不锈钢，在430~480℃温度区间 长时间加热并缓慢冷却，导致在常温时或负温时出现 475℃脆化现象。 造成475℃脆化的主要原因是在Fe-Cr系中共析反应沉 淀析出富Cr的a’相（体心立方结构）所致。 杂质（S、P、O、N、H）也会促进475℃脆化。
2. 热影响区脆化
主要包括粗晶脆化、σ相脆化和475℃脆化。
(1) 粗晶脆化 F不锈钢不发生相变，加热时有强烈的晶粒长大倾向。焊缝和 HAZ近缝区被加热到950℃以上，晶粒严重长大，又不能用热处 理的方法使之细化，降低了HAZ韧性，导致粗晶脆化。 晶粒粗化的程度取决于加热温度和时间，因此焊接时尽量缩短在 950℃以上高温的停留时间。 (2) σ相脆化 σ相是一种Fe、Cr金属间化合物，具有复杂的晶体结构。 焊后850~650℃温度区间冷却速度缓慢，δ 铁素体会向σ相转化。 Fe-Cr合金中Cr>20%时即可产生σ相。Mn、Si、Mo、W，会 促使在较低Cr含r量下形成σ相，如FeCrMo。 σ相硬度高（>68HRC），主要析集于柱状晶的晶界，从而导致 接头的韧性降低。