鐵素體不銹鋼焊接時(shí),由于沒有相變,近縫區(qū)晶粒急劇長(zhǎng)大,使接頭的韌性和塑性急劇下降。近縫區(qū)晶粒長(zhǎng)大以后,利用焊后熱處理也不能將其細(xì)化。含鉻量越高,近縫區(qū)晶粒長(zhǎng)大傾向愈嚴(yán)重,添加一定量的鋁、鈦等元素,可以達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。碳、氮是對(duì)鐵素體不銹鋼非常有害的元素,碳、氮含量的增加,使熱影響區(qū)的韌性大大降低。普通的鐵素體不銹鋼,熱影響區(qū)的室溫韌性很低,例如,1Cr17鋼焊接熱影響區(qū)的夏比沖擊脆性轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到150~200℃.在碳、氮含量不變時(shí),鉻含量增加,焊接熱影響區(qū)韌性下降。鋼中氧含量增加,鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度也升高。嚴(yán)格控制碳、氮的含量并加人適量的鐵素體穩(wěn)定劑,可以完全阻止高溫奧氏體形成,從而避免馬氏體的形成,改善了焊接熱影響區(qū)的塑性和韌性,因而提高其焊接性。475℃脆性和σ相脆化在鐵素體不銹鋼焊接熱影響區(qū)也有可能發(fā)生,特別在600~400℃緩慢冷卻時(shí)就可能產(chǎn)生475℃脆性。一旦引起了475℃脆性,焊后經(jīng)600℃短時(shí)再次加熱,隨后空冷,可以恢復(fù)其韌性。。相脆化由于形成過程較緩慢,一般影響不大。
焊接接頭耐蝕性是鐵素體不銹鋼接頭的一個(gè)重要因素。普通鐵素體不銹鋼一般在固溶狀態(tài)下焊接。其固溶狀態(tài)的組織為固溶微量碳、氮的鐵素體及少量均勻分布的碳化物和氮化物,這時(shí)合金具有較好的耐蝕性。在焊接熱影響區(qū),焊接熱循環(huán)峰值溫度低于900℃的區(qū)域,組織較穩(wěn)定,不會(huì)有引起敏化的新析出物析出;峰值溫度高于900~950℃的區(qū)域,碳化物、氮化物溶解,冷卻過程中將重新析出。碳、氮在鐵素體相中的擴(kuò)散速度很快,即使水淬也不能抑制碳化物和氮化物在敏化溫度下析出,因此,在緊靠焊縫的高溫區(qū)產(chǎn)生了敏化。碳、氮含量越高,熱影響區(qū)高溫區(qū)域的晶間腐蝕現(xiàn)象越嚴(yán)重。對(duì)于普通鐵素體不銹鋼,只有在碳化物和氮化物析出溫度重新加熱,使碳化物和氮化物充分析出,并有充分的時(shí)間使鉻擴(kuò)散到貧鉻區(qū)才能消除敏化,在700℃保溫就可恢復(fù)耐蝕性。對(duì)于碳、氮含量較低的高鉻鋼,如碳+氮=0.018%的Cr26鐵素體不銹鋼,水淬可避開敏化區(qū),但空冷時(shí)仍然敏化。碳+氮=0.015%不含穩(wěn)定化元素的000Cr26Mo1超純鐵素體鋼,在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生敏化。有的資料提出,碳、氮至少要低于0.006%才能完全避免敏化。
鉻和鉬的增加,可增加合金的耐蝕性能,也提高熱影響區(qū)的抗敏化性能。在合金中加入鈦、鈮可防止焊接熱影響區(qū)晶間腐蝕,一般需加鈦量為碳+氮總和的6~8倍,加鈮量為碳+氮總和的8~11倍。