奧氏體不銹鋼焊接的抗熱裂紋研究

陳偉平 蔡俊 汪昌紅 盧偉

1. 概述

不銹鋼藥芯焊絲因其具有工藝性能優良、力學性能穩定等特點，國外近年來廣泛應用于石化、壓力容器、造船、鋼結構和工程機械等行業。我國處于不銹鋼應用的高速增長期，不銹鋼焊材的用量也隨之迅猛增長。國外不銹鋼藥芯焊絲的品種幾乎覆蓋了所有400、300系列不銹鋼，甚至雙相鋼。國內采用不銹鋼藥芯焊絲來焊接是近二三十年來的事，在研發不銹鋼藥芯焊絲的過程中也面臨著諸多問題。其中一個不可避免的問題就是奧氏體不銹鋼焊接過程中的熱裂紋。焊接熱裂紋不僅給生產帶來許多困難，還可能帶來一些事故，危害甚大。熱裂紋是在焊接時高溫產生的，故稱熱裂紋(hot cracking)。熱裂紋是由冶金因素和力學因素相互作用形成的，本文主要討論奧氏體不銹鋼焊接過程中熱裂紋形成的冶金因素。

2. 兩種主要的熱裂紋

（1）熱裂紋類型及形成機理 奧氏體不銹鋼焊接過程中的熱裂紋主要有兩種：結晶裂紋和高溫液化裂紋。結晶裂紋的形成機理是在凝固結晶的后期，低熔點相在一次結晶晶粒邊界形成低熔點液態薄膜，冷卻收縮時受拉伸應力，這時焊縫中的液態薄膜成了薄弱地帶，在拉伸應力的作用下開裂形成微裂紋，微裂紋在繼續冷卻過程中擴展至焊縫表面形成宏觀裂紋。

液化裂紋與結晶裂紋有許多共同之處，但又有各自的規律。液化裂紋的形成機理是由于焊接時近縫區金屬或焊縫層間金屬在高溫下使這些區域的奧氏體晶界上的低熔點相被重新熔化，在拉伸應力的作用下產生裂紋?！?br>