铁素体不锈钢的焊接课件
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子束焊。
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2、焊接材料的选择
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3、低温预热及焊后热处理
◆预热可以焊接接头在富有韧性的条件下焊接，能有效地防止 裂纹的产生。但是，焊接热循环又会使焊接接头近缝区的晶 粒急剧长大，从而引起脆化。因此预热温度要选择适当，一 般控制在100—200℃。
◆高Cr铁素体钢在焊后750—850 ℃进行退火处理，能够避免 贫铬现象的出现，以恢复其耐蚀性；同时也可以改善焊接接 头的塑性。退火后应快冷，以防止475 ℃脆性产生。
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（2）σ相脆化 σ相的形成与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温
度、保温时间以及预先冷变形等因素有关。增大产 生σ相倾向的元素主要有铝、硅、钛、和铌（Nb） 等。 （3）475℃脆化 铬含量在15%以上的普通纯度铁素体不锈钢在400— 500℃长期加热后即可出现475℃脆性。475℃脆化可 通过焊后热处理消除。
饱和的碳和氮完全析出，而铬又来得及补充贫铬区；②在
600℃较长时间保温或焊接接头自900℃以上缓慢冷却，使碳、
氮化物充分析出，达到或接近刚才退火状态下固溶的碳和氮含
量的平衡时，仍能保持其耐蚀性。
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Байду номын сангаас
(3)超高纯度高铬铁素体不锈钢主要化学成分有Cr、Mo和C、 N。其中C+N总含量不等，都存在一个晶间腐蚀的敏化临界温度 区间，即超过或低于此区域不会产生晶间腐蚀。同时还有一个 临界敏化时间区，即在这个区时间之前的一段时间，即使在敏 化温度也不会产生晶间腐蚀。因此超高纯度铁素体不锈钢必须 满足既在敏化临界温度区，又在临界敏化时间内才有可能产生 晶间腐蚀。 无论普通纯度铁素体型不锈钢还是超高纯度铁素体型不锈钢焊 接接头的晶间腐蚀倾向都与其合金元素的含量有关。随着钢中 碳和氮的总含量降低，晶间腐蚀倾向减小。
4.3铁素体不锈钢的焊接
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4.3.1铁素体不锈钢焊接性分析
一、铁素体不锈钢的类型
（1）普通铁素体钢 按其含铬量分为： 低Cr钢（ω铬=12%—14%）如00Cr12、0Cr13、 0Cr13Al等； 中Cr钢（ω铬=16%—18%）如0Cr17Ti、1Cr17Mo 等； 低Cr钢和中Cr钢中只有碳含量低时才是铁素体组织 高Cr钢（ω铬=25%—30%）如1Cr25Ti、1Cr28等。 （2）高纯度铁素体钢 钢中C+N含量限制很严 ωC+N≤0.035%—0.045%，如00Cr18Mo2等 ωC+N≤0.03%，如00Cr18MoTi等； ωC+N≤0.01%—0.015%，如000Cr18MoTi、000Cr26Mo1、000Cr30Mo等。
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(2)普通纯铁素体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀符合贫铬理论。 由
于碳、氮在铁素体中的扩散速度比在奥氏体快的多，在焊后冷
却过程中，晶界上沉淀出碳化物和氮化物。但铬的扩散速度比
碳和氮的慢，导致在晶界上出现贫铬区。在腐蚀介质的作用
下出现晶间腐蚀。
◆由于铬在铁素体中的扩散比在奥氏体中快，所以克服焊缝高
温区的贫铬带的措施为：①在650—800 ℃短时间保温，使过
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二、焊接性分析 由于铁素体的线膨胀系数比奥氏体小，其焊接热裂纹和冷裂纹 的问题并不突出。 1、焊接接头的晶间腐蚀 (1)ωC=0.05%—0.1%的普通铁素体铬钢发生腐蚀的条件和奥 氏体铬-镍钢稍有不同。从900℃以上快速冷却，铁素体不锈钢 对腐蚀很明感，但经过650—800 ℃的回火后，又可恢复其耐 蚀性。所以焊接接头产生晶间腐蚀的位置是紧挨焊缝的高温 区。
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2、焊接接头的脆化 （1）高温脆性 铁素体不锈钢焊接接头加热至950—1000℃以上后急冷至室 温，焊接热影响区的塑性和韧性显著降低，称为“高温脆 性”。碳、氮的含量越高，焊接热影响区脆化程度就越严重。 焊接接头冷却速度越快，其韧性下降值越多；如果空冷，则对 塑性影响不大。这是由于快速冷却过程中，基体位错上析出细 小分散的碳、氮化物，阻碍位错运动，此时强度提高而塑性明 显下降。因此降低C、N含量，对提高焊缝质量是有利的。另 外，出现高温脆性的焊接接头，若重新加热至750—850℃，可 以恢复其塑性。
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4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点
1、焊接方法
◆普通纯度铁素体钢的焊接方法通常可采用焊条电弧焊、药芯
焊丝电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊和埋弧焊。无论 采用何种焊接方法都应以焊接热输入为目的，以抑制焊接区的 铁素体晶粒过分长大。工艺上可采用多层多道快速焊，强制冷 却焊缝的方法。
◆超高纯度铁素体刚的焊接方法有氩弧、等离子弧焊和真空电
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2、焊接材料的选择
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3、低温预热及焊后热处理
◆预热可以焊接接头在富有韧性的条件下焊接，能有效地防止 裂纹的产生。但是，焊接热循环又会使焊接接头近缝区的晶 粒急剧长大，从而引起脆化。因此预热温度要选择适当，一 般控制在100—200℃。
◆高Cr铁素体钢在焊后750—850 ℃进行退火处理，能够避免 贫铬现象的出现，以恢复其耐蚀性；同时也可以改善焊接接 头的塑性。退火后应快冷，以防止475 ℃脆性产生。
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（2）σ相脆化 σ相的形成与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温
度、保温时间以及预先冷变形等因素有关。增大产 生σ相倾向的元素主要有铝、硅、钛、和铌（Nb） 等。 （3）475℃脆化 铬含量在15%以上的普通纯度铁素体不锈钢在400— 500℃长期加热后即可出现475℃脆性。475℃脆化可 通过焊后热处理消除。
饱和的碳和氮完全析出，而铬又来得及补充贫铬区；②在
600℃较长时间保温或焊接接头自900℃以上缓慢冷却，使碳、
氮化物充分析出，达到或接近刚才退火状态下固溶的碳和氮含
量的平衡时，仍能保持其耐蚀性。
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(3)超高纯度高铬铁素体不锈钢主要化学成分有Cr、Mo和C、 N。其中C+N总含量不等，都存在一个晶间腐蚀的敏化临界温度 区间，即超过或低于此区域不会产生晶间腐蚀。同时还有一个 临界敏化时间区，即在这个区时间之前的一段时间，即使在敏 化温度也不会产生晶间腐蚀。因此超高纯度铁素体不锈钢必须 满足既在敏化临界温度区，又在临界敏化时间内才有可能产生 晶间腐蚀。 无论普通纯度铁素体型不锈钢还是超高纯度铁素体型不锈钢焊 接接头的晶间腐蚀倾向都与其合金元素的含量有关。随着钢中 碳和氮的总含量降低，晶间腐蚀倾向减小。
4.3铁素体不锈钢的焊接
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4.3.1铁素体不锈钢焊接性分析
一、铁素体不锈钢的类型
（1）普通铁素体钢 按其含铬量分为： 低Cr钢（ω铬=12%—14%）如00Cr12、0Cr13、 0Cr13Al等； 中Cr钢（ω铬=16%—18%）如0Cr17Ti、1Cr17Mo 等； 低Cr钢和中Cr钢中只有碳含量低时才是铁素体组织 高Cr钢（ω铬=25%—30%）如1Cr25Ti、1Cr28等。 （2）高纯度铁素体钢 钢中C+N含量限制很严 ωC+N≤0.035%—0.045%，如00Cr18Mo2等 ωC+N≤0.03%，如00Cr18MoTi等； ωC+N≤0.01%—0.015%，如000Cr18MoTi、000Cr26Mo1、000Cr30Mo等。
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(2)普通纯铁素体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀符合贫铬理论。 由
于碳、氮在铁素体中的扩散速度比在奥氏体快的多，在焊后冷
却过程中，晶界上沉淀出碳化物和氮化物。但铬的扩散速度比
碳和氮的慢，导致在晶界上出现贫铬区。在腐蚀介质的作用
下出现晶间腐蚀。
◆由于铬在铁素体中的扩散比在奥氏体中快，所以克服焊缝高
温区的贫铬带的措施为：①在650—800 ℃短时间保温，使过
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二、焊接性分析 由于铁素体的线膨胀系数比奥氏体小，其焊接热裂纹和冷裂纹 的问题并不突出。 1、焊接接头的晶间腐蚀 (1)ωC=0.05%—0.1%的普通铁素体铬钢发生腐蚀的条件和奥 氏体铬-镍钢稍有不同。从900℃以上快速冷却，铁素体不锈钢 对腐蚀很明感，但经过650—800 ℃的回火后，又可恢复其耐 蚀性。所以焊接接头产生晶间腐蚀的位置是紧挨焊缝的高温 区。
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2、焊接接头的脆化 （1）高温脆性 铁素体不锈钢焊接接头加热至950—1000℃以上后急冷至室 温，焊接热影响区的塑性和韧性显著降低，称为“高温脆 性”。碳、氮的含量越高，焊接热影响区脆化程度就越严重。 焊接接头冷却速度越快，其韧性下降值越多；如果空冷，则对 塑性影响不大。这是由于快速冷却过程中，基体位错上析出细 小分散的碳、氮化物，阻碍位错运动，此时强度提高而塑性明 显下降。因此降低C、N含量，对提高焊缝质量是有利的。另 外，出现高温脆性的焊接接头，若重新加热至750—850℃，可 以恢复其塑性。
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4.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点
1、焊接方法
◆普通纯度铁素体钢的焊接方法通常可采用焊条电弧焊、药芯
焊丝电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊和埋弧焊。无论 采用何种焊接方法都应以焊接热输入为目的，以抑制焊接区的 铁素体晶粒过分长大。工艺上可采用多层多道快速焊，强制冷 却焊缝的方法。
◆超高纯度铁素体刚的焊接方法有氩弧、等离子弧焊和真空电