奥氏体不锈钢焊接时，可以且应该用冷水直接冷却！！

奥氏体不锈钢焊接中出现的问题：晶间腐蚀和焊接热裂纹。

一．晶间腐蚀

1.晶间腐蚀产生的原因

不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。

不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。

2.影响晶间腐蚀的因素

1）加热温度和加热时间：当加热温度小于或大于时，不会发生晶间腐蚀。因为由于时，温度较低不会形成碳化铬化合物。而在温度超过时，晶粒内的铬扩散能力大大加强，有足够的铬扩散到晶界和碳结合，不会形成贫铬区。所以产生的晶间腐蚀的加热温度一般是在至之间，称为产生晶间腐蚀的“危险温度区”。其中尤其以为最危险。焊接时，热影响区中处于危险温度区的地带最易产生晶间腐蚀。因此，在至的温度区间加热时间越长，产生晶间腐蚀的危险性越大，如至间的冷却速度越大，则产生晶间腐蚀的可能性就越小。

2)钢中的含碳量：随奥氏体不锈钢中含碳量的增加，在晶间形成贫铬区的机会就增加，导致产生晶间腐蚀的倾向也越大。所以碳是晶间腐蚀最有害的元素。

奥氏体不锈钢据含碳量分：一般含碳量（<=0.14％）,低碳级（<=0.06%）和超低碳级（<=0.03%）。室温时奥氏体钢中能溶解的最大含碳量是0.02～0.03％，所以超低碳奥氏体不锈钢实际是不会产生晶间腐蚀的，是一种优良品种的不锈钢。

3）金相组织的影响：不锈钢的金相组织如果是单相奥氏体，则其抗晶间腐蚀能力较差，如果组织中有铁素体存在，形成奥氏体加铁素体的双相组织，则会大大提高其抗晶间腐蚀能力。因为铬在铁素体中的扩散速度快，碳化铬在铁素体内部及其附近析出，减轻了奥氏晶间贫铬现象。同时铁素体分隔了奥氏体晶粒之间的连续晶界，使之不产生连续的晶间贫铬区，因而提高了抗晶间腐蚀的能力。但是奥氏体不锈钢中的组织中铁素体含量不能太多，否则易引起焊接接头的脆化现象。

3.防止晶间腐蚀的措施

1）控制含碳量在0.08％以下。因为含碳量在0.08％以下时，能够析出的碳的数量较少，在0.08％以上时，能够析出的碳的数量迅速增加。降低含碳量。当钢中碳的质量分数在0.03%以下时，即使在较长时间回火也不会产生晶间腐蚀。

2）添加稳定剂 即在钢材和焊接材料中加入比铬与碳亲和力更强的元素。对含钛Ti、铌Nb元素的18-8不锈钢，在高温下使用时，要经过稳定化处理。即在常规的固溶处理后，还要在850保温1-4小时，然后空冷至室温，以充分生成TiC及NbC。常用的不锈钢材和焊接材料都含有钛和铌。如1Cr18Ni9Ti, H0Cr19Ni9Ti等。

3）进固深处理 方法是在焊接后把焊接接头加热到1050～，此时碳又重新深入奥氏体中，然后迅速冷却，稳定了奥氏体组织。另外也可以进行850～保温2小时的稳定化热处理，此时奥氏体晶粒内部的铬逐步扩散到晶界，晶界处的含铬量又重新恢复到大于12％，这样就不会产生晶间腐蚀。

固溶处理能使碳化物不析出或少析出。但对含Ti、Nb的不锈钢还要进行稳定化处理。

4）采用双相组织 在焊缝中加入铁素体形成元素如铬，硅，铝，钼以形成奥氏体加铁素体的双相组织。采用铁素体和奥氏体双相钢有利于抗晶间腐蚀。铬在铁素体中的扩散速度比奥氏体快，碳化铬就在铁素体内部及附近析出，减轻了奥氏体晶界的贫铬现象。因此，在敏化温度受热时，不产生晶间腐蚀。一般控制焊缝中铁素体含量为5～10％，如铁素体过多，也会使焊缝变脆。

5）加快冷却速度 因为奥氏体钢不会产生淬硬现象，所以可在焊接过程中提高其冷却速度。可以在焊接后直接把焊接接头放入水中冷却，或直接浇水以提高其冷却速度，以达到减少贫铬区形成的机会，从而起到提高抗晶间腐蚀的作用。焊接工艺上，可采用小电流，大焊速，短弧多道焊等措施，以缩短焊接接头在危险温度区停留时间。

二．焊接热裂纹

焊接热裂纹是奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生的一种缺陷，特别是含镍较高的奥氏体不锈钢。

1.产生的原因

1）奥氏体不锈钢的导热系数低（约为低碳钢的一半），而线膨胀系数却较大，所以在焊接时容易产生焊接应力。

2）奥氏体不锈钢中的成分如碳、硫、磷、镍等会在熔池中形成低熔点共晶。如硫与镍形成Ni3S2熔点为，而Ni-Ni 3S共晶的熔点内有

3）奥氏体不锈钢的液与固相线的距离较大，结晶时间较长，且奥氏体结晶的枝晶方向性强，所以杂质偏析现象比较严重。

2.      防止措施

1）双相组织的焊缝比单相奥氏体组织具有较高的抗热裂纹能力。因为铁素体可以细化晶粒，打乱柱状晶的方向，防止杂质的聚集，并且铁素体还可以比奥氏体溶解更多的杂质，从而减少了低熔点共晶物在奥氏体晶格边界上的偏析。

2）在焊接工艺上，采用碱性焊条，用小电流，快焊速，收弧时尽量填满弧坑以及采用氩弧焊。

奥氏体不锈钢焊接的原则是小能量，快焊快冷，即尽量快速冷却，但一般做法就是空冷

不锈钢焊接时需要加大焊接接头的冷却速度,不锈钢焊接接头在“危险温度区”停留的时间越短，接头的耐晶间腐蚀能力越强。所以不锈钢焊接时，快速冷却是提高接头耐腐蚀能力的有效措施。采取的措施是在焊件下面用铜垫板，或直接在焊件背面浇水冷却等。在焊接工艺上，可以采用小电流、高焊速、短弧、多道焊等方法，以缩短焊接接头在危险温度区的停留时间等。
由于奥氏体不锈钢冷却过程中没有马氏体转变，所以快速冷却不会使接头淬硬。