奧氏體不鏽鋼焊接中出現的問題：晶間腐蝕和焊接熱裂紋。
一．晶間腐蝕
1.晶間腐蝕產生的原因
不鏽鋼在腐蝕介質作用下，在晶粒之間產生的一種腐蝕現象稱為晶間腐蝕。產生晶間腐蝕的不鏽鋼，當受到應力作用時，即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失，這是不鏽鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產生在焊接接頭的熱影響區、焊縫或熔合線上，在熔合線上產生的晶間腐蝕又稱刀狀腐蝕。
不鏽鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數必須大於12%。當溫度升高時，碳在不鏽鋼晶粒內部的擴散速度大於鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的熔解度很小，約為0.02%～0.03%，而一般奧氏體不鏽鋼中的含碳量均超過此值，故多餘的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，並和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如（CrFe）23C8等。但是由於鉻的擴散速度較小，來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內部，而是來自晶界附近，結果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當晶界的鉻的質量分數低到小於12%時，就形成所謂的“貧鉻區”，在腐蝕介質作用下，貧鉻區就會失去耐腐蝕能力，而產生晶間腐蝕。
2.影響晶間腐蝕的因素
1）加熱溫度和加熱時間：當加熱溫度小於450℃或大於850℃時，不會發生晶間腐蝕。因為由於450℃時，溫度較低不會形成碳化鉻化合物。而在溫度超過850℃時，晶粒內的鉻擴散能力大大加強，有足夠的鉻擴散到晶界和碳結合，不會形成貧鉻區。所以產生的晶間腐蝕的加熱溫度一般是在450℃至850℃之間，稱為產生晶間腐蝕的“危險溫度區”。其中尤其以650℃為最危險。焊接時，熱影響區中處於危險溫度區的地帶最易產生晶間腐蝕。因此，在450℃至850℃的溫度區間加熱時間越長，產生晶間腐蝕的危險性越大，如450℃至850℃間的冷卻速度越大，則產生晶間腐蝕的可能性就越小。
2)鋼中的含碳量：隨奧氏體不鏽鋼中含碳量的增加，在晶間形成貧鉻區的機會就增加，導致產生晶間腐蝕的傾向也越大。所以碳是晶間腐蝕最有害的元素。
奧氏體不鏽鋼據含碳量分：一般含碳量（<=0.14％）,低碳級（<=0.06%）和超低碳級（<=0.03%）。室溫時奧氏體鋼中能溶解的最大含碳量是0.02～0.03％，所以超低碳奧氏體不鏽鋼實際是不會產生晶間腐蝕的，是一種優良品種的不鏽鋼。
3）金相組織的影響：不鏽鋼的金相組織如果是單相奧氏體，則其抗晶間腐蝕能力較差，如果組織中有鐵素體存在，形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，則會大大提高其抗晶間腐蝕能力。因為鉻在鐵素體中的擴散速度快，碳化鉻在鐵素體內部及其附近析出，減輕了奧氏晶間貧鉻現象。同時鐵素體分隔了奧氏體晶粒之間的連續晶界，使之不產生連續的晶間貧鉻區，因而提高了抗晶間腐蝕的能力。但是奧氏體不鏽鋼中的組織中鐵素體含量不能太多，否則易引起焊接接頭的脆化現象。
3.防止晶間腐蝕的措施
1）控制含碳量在0.08％以下。因為含碳量在0.08％以下時，能夠析出的碳的數量較少，在0.08％以上時，能夠析出的碳的數量迅速增加。降低含碳量。當鋼中碳的質量分數在0.03%以下時，即使在700℃較長時間回火也不會產生晶間腐蝕。
2）添加穩定劑 即在鋼材和焊接材料中加入比鉻與碳親和力更強的元素。對含鈦Ti、鈮Nb 元素的18-8不鏽鋼，在高溫下使用時，要經過穩定化處理。即在常規的固溶處理後，還要在850-900℃保溫1-4 小時，然後空冷至室溫，以充分生成TiC 及NbC。常用的不鏽鋼材和焊接材料都含有鈦和鈮。如1Cr18Ni9Ti, H0Cr19Ni9Ti等。
3）進固深處理 方法是在焊接後把焊接接頭加熱到1050～1100℃，此時碳又重新深入奧氏體中，然後迅速冷卻，穩定了奧氏體組織。另外也可以進行850～950℃保溫2小時的穩定化熱處理，此時奧氏體晶粒內部的鉻逐步擴散到晶界，晶界處的含鉻量又重新恢複到大於12％，這樣就不會產生晶間腐蝕。
固溶處理能使碳化物不析出或少析出。但對含Ti、Nb 的不鏽鋼還要進行穩定化處理。
4）采用雙相組織 在焊縫中加入鐵素體形成元素如鉻，矽，鋁，鉬以形成奧氏體加鐵素體的雙相組織。采用鐵素體和奧氏體雙相鋼有利於抗晶間腐蝕。鉻在鐵素體中的擴散速度比奧氏體快，碳化鉻就在鐵素體內部及附近析出，減輕了奧氏體晶界的貧鉻現象。因此，在敏化溫度受熱時，不產生晶間腐蝕。一般控制焊縫中鐵素體含量為5～10％，如鐵素體過多，也會使焊縫變脆。
5）加快冷卻速度 因為奧氏體鋼不會產生淬硬現象，所以可在焊接過程中提高其冷卻速度。可以在焊接後直接把焊接接頭放入水中冷卻，或直接澆水以提高其冷卻速度，以達到減少貧鉻區形成的機會，從而起到提高抗晶間腐蝕的作用。焊接工藝上，可采用小電流，大焊速，短弧多道焊等措施，以縮短焊接接頭在危險溫度區停留時間。
二．焊接熱裂紋
焊接熱裂紋是奧氏體不鏽鋼焊接時比較容易產生的一種缺陷，特別是含鎳較高的奧氏體不鏽鋼。
1.產生的原因
1）奧氏體不鏽鋼的導熱系數低（約為低碳鋼的一半），而線膨脹系數卻較大，所以在焊接時容易產生焊接應力。
2）奧氏體不鏽鋼中的成分如碳、硫、磷、鎳等會在熔池中形成低熔點共晶。如硫與鎳形成Ni3S2熔點為645℃，而Ni-Ni 3S共晶的熔點內有625℃
3）奧氏體不鏽鋼的液與固相線的距離較大，結晶時間較長，且奧氏體結晶的枝晶方向性強，所以雜質偏析現象比較嚴重。
2. 防止措施
1）雙相組織的焊縫比單相奧氏體組織具有較高的抗熱裂紋能力。因為鐵素體可以細化晶粒，打亂柱狀晶的方向，防止雜質的聚集，並且鐵素體還可以比奧氏體溶解更多的雜質，從而減少了低熔點共晶物在奧氏體晶格邊界上的偏析。
2）在焊接工藝上，采用堿性焊條，用小電流，快焊速，收弧時盡量填滿弧坑以及采用氬弧焊。
