焊接不锈钢最简单方法，焊不锈钢的技巧
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|不锈钢的四种类型及合金元素的作用
不锈钢可分为四种类型：奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢（表1）。
它基于不锈钢在室温下的金相组织。当低碳钢加热到1550F 时，其结构从室温铁素体相转变为奥氏体相。冷却时，低碳钢的结构变回铁素体。高温下存在的奥氏体组织是非磁性的，并且比室温下的铁素体组织具有较低的强度和优异的韧性。当钢中Cr含量超过16%时，室温下的铁素体组织固定，钢在整个温度范围内保持铁素体状态。因此，称为铁素体不锈钢。当Cr含量超过17%、Ni含量超过7%时，奥氏体相被固定，从低温到熔点附近都保持奥氏体状态。奥氏体不锈钢通常称为“Cr-Ni”系列，马氏体和铁素体不锈钢直接称为“Cr”系列。不锈钢和钎料的元素可分为奥氏体形成元素和铁素体形成元素。主要奥氏体形成元素为Ni、C、Mn、N，铁素体形成元素为Cr、Si、Mo、Nb。调整元素含量可以控制焊缝中的铁素体含量。奥氏体不锈钢比Ni 含量低于5% 的不锈钢更容易焊接，焊接质量也更好。奥氏体不锈钢焊接接头非常坚固且坚韧，一般不需要焊前预热或焊后热处理。在不锈钢焊接领域，奥氏体不锈钢占不锈钢总消耗量的80%，因此本文的重点是奥氏体不锈钢的焊接。
如何选择合适的不锈钢焊材？如果母材相同，第一条规则就是“母材匹配”。例如，如果要焊接310或316不锈钢，请选择相应的焊接材料。焊接异种材料时，遵循选择合金元素含量高的母材的准则。例如，如果要焊接304 和316 不锈钢，请选择316 类型焊接材料。但也有很多特殊情况没有遵循“母材匹配”的原则，在这种情况下，就需要“确认焊接材料选择表”。例如，304型不锈钢是最常见的基材，但没有304型焊条。
如果焊接材料必须与母材相匹配，那么如何选择焊接材料来焊接304不锈钢呢？焊接304不锈钢时，308不锈钢的附加元素使用308型焊材，因为它们可以使焊接区域更加稳定。 308L也是一个可以接受的选择。 L表示低碳含量，3XXL不锈钢表示碳含量0.03%，而标准3XX不锈钢的碳含量最高可达0.08%。由于L型焊材与非L型焊材属于同一类型分类，制造商应特别考虑使用L型焊材，因为其较低的碳含量减少了晶间腐蚀的倾向。使用GMAW焊接方法的制造商也在考虑使用3XXSi型焊材，因为Si可以改善润湿性能。当角焊缝或搭接焊缝的焊趾处出现较大的焊缝凸起或熔池连接不良时，使用含硅气体保护焊丝会使焊缝湿润并提高熔敷率。如果考虑到碳化物析出，可以选择含少量Nb元素的347型焊接材料（最后一个问题）。
不锈钢和碳钢如何焊接？为了降低成本，有些结构件在碳钢表面焊接了一层耐腐蚀层。将不含合金元素的母材焊接到含有合金元素的母材时，应使用合金含量高的焊材，以平衡焊缝的稀释率。当碳钢与304 或316 不锈钢焊接时，以及焊接其他异种不锈钢时（表2），最常考虑使用309L 焊接材料。如果想要获得更高的Cr含量，请选择312型。
请注意，奥氏体不锈钢的热膨胀系数比碳钢高50%。如果焊接时因热膨胀系数差异而产生内应力而产生裂纹，则需要选择合适的焊接材料并规定焊接方法（见下图）。
图3 焊接碳钢和不锈钢时，需要对因热膨胀系数差异引起的翘曲变形进行更高程度的补偿。
焊接前正确的清洁操作是什么？ 当焊接到其他材料时，首先使用非氯化物溶剂去除油污、痕迹和碎片。另外，焊接不锈钢时首先要注意的是避免被碳钢污染而影响耐腐蚀性能。一些公司将不锈钢和碳钢分开存放，以避免交叉污染。清洁斜角周围时，请使用专为不锈钢设计的抛光轮和刷子。在某些情况下，您可能需要清洁接头两次。焊接不锈钢时，清洁配件非常重要，因为电极校正比焊接碳钢时更困难。
焊接后正确的清洁方法是什么？不锈钢焊缝为什么会生锈？首先，请记住，不锈钢不生锈的原因是因为Cr和O之间的反应在材料表面形成致密的氧化层，起到保护作用。不锈钢生锈是由于焊接过程中加热引起的碳化物析出（见最后一个问题）以及焊缝表面形成氧化铁所致。在焊接条件下，即使是完美的焊缝也会在24小时内在焊缝热影响区边界的生锈区域产生咬边。因此，为了再生新的氧化铬，不锈钢焊后必须进行抛光、酸洗、抛光和清洗。需要强调的是，只能使用打磨机和刷子。
为什么不锈钢焊丝有磁性？全奥氏体不锈钢是无磁性的。然而，焊接过程中较高的温度会导致结构内的晶粒生长，并增加焊接后裂纹的敏感性。为了降低对热裂纹的敏感性，焊接材料制造商在焊接材料中添加了铁素体形成元素（见下文）。铁素体相细化了奥氏体晶粒，提高了抗裂性。
图4 为了避免热裂纹，大多数奥氏体焊接材料都含有少量铁素体。照片为309L焊接材�**率咸寤迳咸靥逑啵ɑ疑颍┑姆植记榭觥４盘换嵛率咸搴阜旖鹗簦兆∷被岣芯醯角嵛⒌奈ΑＨ欢饪赡芑岬贾乱恍┯没Т砦蟮厝衔诽写砦蟊昵┗虬砦蟮暮附硬牧希ㄓ绕涫前吧系谋昵┍话涫保：附硬牧现刑靥宓暮咳【鲇谟τ玫墓ぷ魑露取＠纾嗟奶靥寤峤档偷臀孪碌娜托浴Ｒ虼耍糜谝夯烊黄艿赖�308型焊材的铁素体计数为3至6，而标准308型焊材的铁素体计数为8。这意味着虽然焊接材料可能看起来相似，但成分上的微小差异可能会产生很大的差异。
双相不锈钢如何才能更容易焊接呢？通常，双相不锈钢组织中奥氏体相和铁素体相各占50%左右。铁素体相的存在提高了强度和耐应力腐蚀性能，而奥氏体相的存在提高了韧性。两相的综合作用进一步提高了双相不锈钢的性能（图5）。双相不锈钢的品种繁多，最常见的型号是2205，其中含有22% Cr、5% Ni、3% Mo 和0.15% N。
图5 双相不锈钢结合了铁素体和奥氏体的优点。照片显示了奥氏体相（白色区域）分布在铁素体基体上的两相焊接组织。焊接双相不锈钢时，过多的铁素体会导致问题（电弧的热量改变铁素体基体中原子的排列）。 ）。因此，焊接材料必须含有更多的奥氏体形成元素，通常比母材多2-4% 的Ni。例如，焊接2205不锈钢时使用的药芯焊丝含有8.85%的Ni。焊接后，焊缝的铁素体含量将在25% 至55% 之间（可能更高）。注意：焊后冷却速度必须足够慢，以便使奥氏体重新形成，但又不能太慢，以免金属间相在热影响区析出并产生大量铁素体，不要太快，以免卡住。遵循制造商的焊接程序和耗材选择手册。
为什么焊接不锈钢时需要调整参数？焊工在焊接不锈钢时需要不时地调整焊接参数（电压、电流、弧长、感应系数、脉冲宽度等），调整的主要原因是不匹配焊接材料的成分。化学成分很重要，批次之间的成分差异可能会导致焊接行为显着差异，包括润湿不良和除渣不良。焊接材料直径、表面清洁度、喷射特性和螺旋形状都会影响GMAW 和FCAW 期间的焊接行为。
如何控制奥氏体不锈钢中的碳化物析出？ 在800-1600F 下，当碳含量超过0.02% 时，C 扩散到奥氏体晶界并与Cr 反应形成碳化铬。当Cr被大量C元素固定时，耐腐蚀性降低。如果此时暴露在腐蚀环境中，就会发生晶间腐蚀，晶界被侵蚀（图6）。
图6 在充满腐蚀介质的水箱中焊缝热影响区发生晶间腐蚀。使用含碳量较低的焊接材料或特殊合金可减少碳化物析出的倾向，提高耐腐蚀性。为了抑制碳化物析出，采用低碳含量的焊接材料，使焊缝金属中的碳含量尽可能低（最大0.04%以下）。此外，还可以通过添加与C的亲和力比Cr元素高的Nb元素或Ti元素来固定C。 347 型焊接材料就是为此目的而设计的。
如何准备焊接材料的选择？首先，获取有关焊件最终用途的信息，例如工作环境（特别是工作温度、是否存在腐蚀性介质、预期耐腐蚀性程度）和预期使用寿命。 收集。有关使用条件下所需机械性能（例如强度、韧性、塑性和疲劳性能）的信息也很重要。虽然大多数主要焊材制造商都提供了选择焊材的指导手册，但作者在此建议您参考焊材应用手册或联系技术专家。帮助您更准确地选择不锈钢焊接材料。
来源：焊接之家