奧氏體不銹鋼具有良好的焊接性，目前工業(yè)上應(yīng)用最廣，本文比較詳細(xì)的分析了奧氏體不銹鋼在焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂原因和防治措施， 在生產(chǎn)中加以預(yù)防，便可獲得優(yōu)良的焊接接頭。
    不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱(chēng)，按合金元素和顯微組織不銹鋼可分成五種類(lèi)型：馬氏體鋼；鐵素體鋼、奧氏體鋼、沉淀硬化鋼；雙相鋼。其中奧氏體不銹鋼是在鉻含量為18%的鐵素體型不銹鋼中加入Ni、Mn、N等奧氏體形成元素而獲得的鋼種系列，它是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的不銹鋼，被廣泛應(yīng)用于化工容器、食品工業(yè)和機(jī)械設(shè)備中，真空冶煉爐普遍采用奧氏體不銹鋼作為爐體材料。
    1.奧氏體不銹鋼的焊接缺陷
    1.1.晶間腐蝕
    產(chǎn)生在晶粒之間的腐蝕，其導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，強(qiáng)度幾乎完全消失，當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)，即會(huì)沿晶界斷裂。
    1.1.1.產(chǎn)生原因
    根據(jù)貧鉻理論,焊縫和熱影響區(qū)在加熱到450～850℃敏化溫度（危險(xiǎn)溫度區(qū)）時(shí)，由于Cr原子半徑較大，擴(kuò)散速度較小，過(guò)飽和的碳向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并與晶界的鉻化合物在晶界形成Cr₂₃C₆,造成貧鉻的晶界,不足以抵抗腐蝕的程度。
    1.1.2. 防止措施
    1.1.2.1.控制含碳量  采用低碳或超低碳（W(C)≤0.03%）不銹鋼焊接焊材。。
    1.1.2.2.添加穩(wěn)定劑   在鋼材和焊接材料中加入Ti、Nｂ等與Ｃ親和力比Cr強(qiáng)的元素，能夠與Ｃ結(jié)合成穩(wěn)定碳化物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻。常用的不銹鋼材和焊接材料都含有Ti、Nb，如１Cr18Ni9Ti、E347-15焊條、H0Cr19Ni9Ti焊絲等。
    1.1.2.3. 采用雙向組織  由焊絲或焊條向焊縫中熔入一定量的鐵素體形成元素,如Cr、Si、AL、MO等，以使焊縫形成為奧氏體+鐵素體的雙相組織，因?yàn)镃r在鐵素體內(nèi)擴(kuò)散速度比在奧氏體中快，因此Cr在鐵素體內(nèi)較快的向晶界擴(kuò)散，減輕了奧氏體晶界的貧鉻現(xiàn)象。一般控制焊縫金屬中鐵素體含量為5%～10%，如鐵素體過(guò)多，會(huì)使焊縫變脆。
    1.1.2.4.快速冷卻   因?yàn)閵W氏體不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生淬硬現(xiàn)象，所以在焊接過(guò)程中，可以設(shè)法增加焊接接頭的冷卻速度，如焊件下面用銅墊板或直接澆水冷卻。在焊接工藝上，可以采用小電流、大焊速、短弧、多道焊等措施，縮短焊接接頭在危險(xiǎn)溫度區(qū)停留的時(shí)間，以免形成貧鉻區(qū)。
    1.1.2.5.進(jìn)行固溶處理或均勻化熱處理  焊后把焊接接頭加熱到1050～1100℃，使碳化物又重新溶解到奧氏體中，然后迅速冷卻，形成穩(wěn)定的單相奧氏體組織。另外，也可以進(jìn)行850～900℃保溫2h的均勻化熱處理，此時(shí)奧氏體晶粒內(nèi)部的Cr擴(kuò)散到晶界，晶界處Cr量又重新達(dá)到了大于12%，這樣就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕了。
    1.2.熱裂紋
    奧氏體不銹鋼在焊接時(shí)熱裂紋是比較容易產(chǎn)生的缺陷，包括焊縫的縱向和橫向裂紋、火口裂紋、打底焊的根部裂紋和多層焊的層間裂紋等，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼更容易產(chǎn)生。
    1.2.1.產(chǎn)生原因
    1.2.1.1.奧氏體不銹鋼的液、固相線的區(qū)間較大，結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)，且單相奧氏體結(jié)晶方向性強(qiáng)，所以雜質(zhì)偏析比較嚴(yán)重。
    1.2.1.2.導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接內(nèi)應(yīng)力（一般是焊縫和熱影響區(qū)受拉應(yīng)力）。
    1.2.1.3.奧氏體不銹鋼中的成分如C、S、P、Ni等，會(huì)在熔池中形成低熔點(diǎn)共晶。例如，S與Ni形成的Ni₃S₂熔點(diǎn)為645℃,而Ni- Ni₃S₂共晶體的熔點(diǎn)只有625℃。
    1.2.2.防止措施
    1.2.2.1.采用雙相組織的焊縫  盡量使焊縫金屬呈奧氏體和鐵素體雙相組織,鐵素體的含量控制在3～5%以下，可擾亂奧氏體柱狀晶的方向，細(xì)化晶粒。并且鐵素體可以比奧氏體溶解更多的雜質(zhì)，從而減少了低熔點(diǎn)共晶物在奧氏體晶界的偏析。
    1.2.2.2.焊接工藝措施  在焊接工藝上盡量選用堿性藥皮的優(yōu)質(zhì)焊條、采用小線能量，小電流、快速不擺動(dòng)焊,收尾時(shí)盡量填滿(mǎn)弧坑及采用氬弧焊打底等，可減小焊接應(yīng)力和弧坑裂。
    1.2.2.3.控制化學(xué)成分  嚴(yán)格限制焊縫中S、P等雜質(zhì)含量，以減少低熔點(diǎn)共晶。
    1.3.應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂
    金屬在應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)共同作用下，發(fā)生的腐蝕破壞。應(yīng)力腐蝕最大特點(diǎn)之一是腐蝕介質(zhì)與材料的組合上有選擇性。容易引起奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕主要是鹽酸和氯化物含有氯離子的介質(zhì)，還有硫酸、硝酸、氫氧化物（堿）、海水、水蒸氣、H₂S水溶液、濃NaHCO₃+NH₃+NaCl水溶液等介質(zhì)等。
    1.3.1.產(chǎn)生原因
     應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是焊接接頭在特定腐蝕環(huán)境下受拉伸應(yīng)力作用時(shí)所產(chǎn)生的延遲開(kāi)裂現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是焊接接頭比較嚴(yán)重的失效形式,表現(xiàn)為無(wú)塑性變形的脆性破壞。 
    1.3.2.防止措施
    1.3.2.1.合理制定成形加工和組裝工藝 盡可能減小冷作變形度,避免強(qiáng)制組裝,防止組裝過(guò)程中造成各種傷痕。
    1.3.2.2.合理選擇焊材焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配,不產(chǎn)生任何不良組織,如晶粒粗化及硬脆馬氏體。
    1.3.2.3.采取合適的焊接工藝 保證焊縫成形良好,不產(chǎn)生任何應(yīng)力集中或點(diǎn)蝕的缺陷,例如，避免十字交叉焊縫，Y形坡口改為X形坡口、適當(dāng)減小坡口角度、采用短焊焊道、采用小線能量。
    1.3.2.4.消除應(yīng)力處理 焊后熱處理,如焊后完全退火或退火;在難以實(shí)施熱處理時(shí)采用焊后錘擊或噴丸等。

    為了保障真空冶煉爐用奧氏體不銹鋼的焊接質(zhì)量，需要綜合分析奧氏體不銹鋼的焊接性能，根據(jù)具體產(chǎn)生的缺陷，分析其產(chǎn)生的原因，采取針對(duì)性的措施，以保證獲得高質(zhì)量的焊接接頭。