不鏽鋼的焊接性能綜述
在不鏽鋼的應用中對不鏽鋼結構進行焊接和切割是不可避免的。由於不鏽鋼本身所具有的特性，與普碳鋼相比不鏽鋼的焊接及切割有著其特殊性，更易在其焊接接頭及熱影響區(HAZ)產生各種缺陷。焊接時要特別注意不鏽鋼的物理性質。例如奧氏體型不鏽鋼的熱膨脹系數是低碳鋼和高鉻系不鏽鋼的1.5倍；導熱系數約是低碳鋼的1/3，而高鉻系不鏽鋼的導熱系數約是低碳鋼的1/2；比電阻是低碳鋼的4倍以上，而高鉻系不鏽鋼是低碳鋼的3倍。這些條件加上金屬的密度、表面張力、磁性等條件都對焊接條件產生影響。
馬氏體型不鏽鋼一般以13%Cr鋼為代表。它進行焊接時，由於熱影響區中被加熱到相變點以上
的區域發生γ—α(M)相變，因此存在低溫脆性、低溫韌性惡化、伴隨硬化產生的延展性下降等問題。因而對於一般馬氏體型不鏽鋼焊接時需進行預熱，但碳、氮含量低的和使用丁系焊接材料時可不需預熱。焊接熱影響區的組織通常又硬又脆。對於這個問題，可通過進行焊後熱處理使其韌性和延展性得到恢複。另外碳、氮含量最低的牌號，在焊接狀態下也有一定的韌性。
鐵素體型不鏽鋼以18%Cr鋼為代表。在含碳量低的情況下有良好的焊接性能，焊接裂紋內敏感性也較低。但由於被加熱至900℃以上的焊接熱影響區晶粒顯著變粗，使得在室溫下缺少延伸性和韌性，易發生低溫裂紋。也就是說，一般來講鐵素體型不鏽鋼有475℃脆化、700—800℃長時間加熱下發生“相脆性、夾雜物和晶粒粗化引起的脆化、低溫脆化、碳化物析出引起耐蝕性下降以及高合金鋼中易發生的延遲裂紋等問題。通常應在焊接時進行焊前預熱和焊後熱處理，並在具有良好韌性的溫度范圍進行焊接。
奧氏體型不鏽鋼以18% Cr—8%Ni鋼為代表。原則上不須進行焊前預熱和焊後熱處理。一般具有良好的焊接性能。但其中鎳、鉬含量高的高合金不鏽鋼進行焊接時易產生高溫裂紋。另外還易發生σ相脆化，在鐵素體生成元素的作用下生成的鐵素體引起低溫脆化，以及耐蝕性下降和應力腐蝕裂紋等缺陷。經焊接後，焊接接頭的力學性能一般良好，但當在熱影響區中的晶界上有鉻的碳化物時會極易生成貧鉻層，而貧鉻層的出現將在使用過程中易產生晶間腐蝕。為避免問題的發生，應采用低碳(C≤0.03%)的牌號或添加鈦、鈮的牌號。為防止焊接金屬的高溫裂紋，通常認為控制奧氏體中的δ鐵素體肯定是有效的。一般提倡在室溫下含5%以上的δ鐵素體。對於以耐蝕性為主要用途的鋼，應選用低碳和穩定的鋼種，並進行適當的焊後熱處理；而以結構強度為主要用途的鋼，不應進行焊接後熱處理，以防止變形和由於析出碳化物和發生σ相脆化。
雙相不鏽鋼的焊接裂紋敏感性較低。但在熱影響區內鐵素體含量的增加會使晶間腐蝕敏感性提高，因此可造成耐蝕性降低及低溫韌性惡化等問題。
對於沉澱硬化型不鏽鋼有焊接熱影響區發生軟化等問題。
綜上所述，不鏽鋼的焊接性能主要表現在以下幾個方面：
(1)高溫裂紋：在這裏所說的高溫裂紋是指與焊接有關的裂紋。高溫裂紋可大致分為凝固裂紋、顯微裂紋、HAZ(熱影響區)的裂紋和再加熱裂紋等。
(2)低溫裂紋：在馬氏體型不鏽鋼和部分具有馬氏體組織的鐵素體型不鏽鋼中有時會發生低溫裂紋。由於其產生的主要原因是氫擴散、焊接接頭的約束程度以及其中的硬化組織，所以解決方法主要是在焊接過程中減少氫的擴散，適宜地進行預熱和焊後熱處理以及減輕約束程度。
(3)焊接接頭的韌性：在奧氏體型不鏽鋼中為減輕高溫裂紋敏感性，在成分設計上通常使其中殘存有5%—10%的鐵素體。但這些鐵素體的存在導致了低溫韌性的下降。在雙相不鏽鋼進行焊接時，焊接接頭區域的奧氏體量減少而對韌性產生影響。另外隨著其中鐵素體的增加，其韌性值有顯著下降的趨勢。
已證實高純鐵素體型不鏽鋼的焊接接頭的韌性顯著下降的原因是由於混入碳、氮、氧的緣故。其中一些鋼的焊接接頭中的氧含量增加後生成了氧化物型夾雜，這些夾雜物成為裂紋發生源或裂紋傳播的途徑使得韌性下降。而有一些鋼則是由於在保護氣體中混入了空氣，其中的氮含量增加在基體解理面｛100｝面上產生板條狀Cr2N，基體變硬而使得韌性下降。
(4)σ相脆化：奧氏體型不鏽鋼、鐵素體不鏽鋼和雙相鋼易發生σ相脆化。由於組織中析出了百分之幾的α相，韌性顯著下降。“相一般是在600～900℃范圍內析出，尤其在75℃左右最易析出。作為防止”相產生的預防型措施，奧氏體型不鏽鋼中應盡量減少鐵素體的含量。
(5)475℃脆化，在475℃附近(370—540℃)長時間保溫時，使Fe—Cr合金分解為低鉻濃度的α固溶體和高鉻濃度的α’固溶體。當α’固溶體中鉻濃度大於75%時形變由滑移變形轉變為孿晶變形，從而發生475℃脆化。
