奧氏體不銹鋼是在線亞洲日產一區二區:不銹鋼中最重要的鋼種。由于其在高溫、極低溫度（-196℃)下均具有優良的塑韌性和冷熱加工性能和耐腐蝕性能，因此大量用于石油、化工、宇航及核工程等重要焊接結構。在線亞洲日產一區二區:奧氏體不銹鋼管焊接中(zhong)的主要問題是焊接接頭熱裂紋和耐蝕性(xing)。

 奧氏體不銹鋼管焊接(jie)接(jie)頭的熱裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)中最常見的是結晶（凝固）裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)、熱影響區（液化(hua)）裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)和高(gao)溫(wen)低(di)塑性裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)。

1. 焊縫凝固裂紋

 在奧氏體不銹鋼管焊接接頭中常常發現的凝固裂紋有焊縫縱向、橫向及火口裂紋（圖2-1)。這種裂紋是焊縫凝固過程在結晶后期產生的，所以稱凝固裂紋。凝固裂紋首先與奧氏體不銹鋼導熱系數小、線膨脹系數大有關，它使焊縫在結晶過程產生較大的收縮變形和拉伸應力，這是產生凝固裂紋的必要條件。結晶裂紋的另一個主要原因是某些容易形成低熔點共晶的元素例如S、P、B、Si、Nb等，在奧氏體基體中的溶解度很低，容易在粗大的方向性很強的柱狀晶、樹枝狀晶體之間偏析和形成低熔點共晶液態薄膜。當在結晶后期，基體已經結晶之后，低熔點共晶仍然以液態形式存在，受收縮拉應力的作用，發生沿晶的開裂。圖2-2是00Cr25Ni20Nb奧氏體焊縫的結晶裂紋及其斷口上柱狀晶的形貌。

 采用國際焊接學會（IIW)推薦的可調拘束裂紋試驗機對常用的奧氏體不銹鋼的熱裂紋敏感性進行了試驗，測出表示凝固裂紋敏感程度的BTR(脆性溫度區間）和Emin(臨界最小應變）。BTR越大Emin越小，表明凝固裂紋越敏感，表2-1中以304不銹(xiu)鋼、321不銹鋼、347不銹鋼、316不銹鋼(gang)、310S不銹(xiu)鋼為序，凝固裂紋敏感性加強。說明不同成分的奧氏體不銹鋼，凝固裂紋的敏感性也是不同的。表中 304不銹鋼、321不銹鋼、347不銹鋼的敏感性相當且最小，310S不銹鋼最強，316不銹鋼居中。

 由上述凝(ning)(ning)固裂(lie)紋產生的(de)原因可(ke)知防(fang)止凝(ning)(ning)固裂(lie)紋的(de)措施之一，即是要盡可(ke)能(neng)地減少母材、焊材中(zhong)有害(hai)元素的(de)含量。

 奧氏體鋼焊縫中存在少量δ鐵素體（4%以上），對防止凝固裂紋有顯著的效果，表2-1中304不銹鋼、321不銹鋼、347不銹鋼的焊縫凝固裂紋敏感性較小，其主要原因就是即使是本身自熔焊縫中，焊后也會存在少量的δ鐵素體的緣故。所以奧氏體不銹鋼管(guan)的配套焊接材料常常在制造時即已考慮合金元素的含量匹配，使焊縫中形成符合要求的少量鐵素體。鐵素體的有利作用是對硫、磷、硅、鈮等元素溶解度較大，能防止這些元素的偏析和形成低熔點共晶。焊縫中的鐵素體數量是有控制的，過多的鐵素體相使焊縫塑韌性降低。而且假如在焊后又經受熱處理時，可能發生δ→σ+γ'的轉變引起焊縫脆化，所以通常18-8、18-12-2等鋼的相應焊材鐵素體的含量控制在4%~12%之間。

 另一方面在(zai)某些腐(fu)蝕環(huan)境，即使輕微的鐵(tie)素(su)(su)體也可(ke)能引(yin)起嚴重的問題，例如在(zai)尿素(su)(su)、醋酸(suan)(suan)等(deng)介(jie)質中，焊(han)縫(feng)(feng)中的鐵(tie)素(su)(su)體會(hui)發生選擇性腐(fu)蝕。純(chun)奧氏體的焊(han)縫(feng)(feng)金屬，通過加(jia)入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)以(yi)改善(shan)其凝(ning)固裂紋(wen)敏感性，如尿素(su)(su)級不銹鋼的焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)耐硫酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)，有機(ji)酸(suan)(suan)抗(kang)孔蝕、應力腐(fu)蝕用(yong)的00Cr20Ni24Mo5Cu等(deng)焊(han)縫(feng)(feng)金屬雖然并不含有鐵(tie)素(su)(su)體相，但因(yin)Mn、Mo含量較(jiao)高，仍具有良好的抗(kang)熱裂性能，焊(han)接時不會(hui)產生凝(ning)固裂紋(wen)。Mn在(zai)焊(han)縫(feng)(feng)金屬中可(ke)與S結(jie)合生成(cheng)高熔(rong)(rong)點(dian)的MnS從而防止(zhi)S的偏析和(he)產生低熔(rong)(rong)點(dian)共晶，而Mo、W可(ke)提高熔(rong)(rong)池的結(jie)晶溫(wen)度，縮小(xiao)結(jie)晶溫(wen)度范圍，V、Ti可(ke)以(yi)縮小(xiao)脆性溫(wen)度區間BTR(表(biao)2-1)。因(yin)此均對防止(zhi)凝(ning)固裂紋(wen)起良好作(zuo)用(yong)。

2. 熱影響區(qu)（液化(hua)）裂紋

 奧氏體不銹鋼管焊接熱影響區常常可見到緊鄰熔合線處的熱裂紋。這種裂紋與焊縫凝固裂(lie)紋形成(cheng)(cheng)的(de)原因(yin)相同(tong)(tong)，是由于母(mu)材中(zhong)(zhong)奧氏體晶(jing)(jing)界殘存著比基(ji)體熔(rong)點(dian)低的(de)低熔(rong)點(dian)共晶(jing)(jing)薄膜，在(zai)焊(han)接電弧加熱(re)(re)(re)(re)中(zhong)(zhong)發(fa)生(sheng)熔(rong)化(hua)，并(bing)在(zai)隨后(hou)冷(leng)卻(que)中(zhong)(zhong)受(shou)收縮(suo)拉應(ying)力(li)的(de)作用(yong)而發(fa)生(sheng)開裂(lie)。圖2-3是含硼(peng)304鋼熱(re)(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)液(ye)(ye)化(hua)裂(lie)紋。在(zai)多層（多道）焊(han)縫中(zhong)(zhong)也(ye)會遇到液(ye)(ye)化(hua)裂(lie)紋，這種情況往往是先(xian)焊(han)的(de)焊(han)道中(zhong)(zhong)鐵(tie)素體含量少或無鐵(tie)素體而存在(zai)低熔(rong)點(dian)共晶(jing)(jing)薄膜，在(zai)隨后(hou)的(de)焊(han)道的(de)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)下(xia)發(fa)生(sheng)開裂(lie)。同(tong)(tong)樣防(fang)止(zhi)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)液(ye)(ye)化(hua)裂(lie)紋的(de)主要對策是盡可能(neng)減(jian)少可生(sheng)成(cheng)(cheng)低熔(rong)點(dian)共晶(jing)(jing)的(de)有(you)害元素和(he)偏析程(cheng)度(du)。因(yin)此在(zai)選(xuan)用(yong)鋼材和(he)焊(han)材時(shi)，特別(bie)要注意有(you)害元素的(de)含，焊(han)接時(shi)應(ying)采用(yong)小(xiao)的(de)線能(neng)量的(de)焊(han)接工藝和(he)規范，防(fang)止(zhi)熱(re)(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)(qu)過(guo)熱(re)(re)(re)(re)，以及注意接頭設計(ji)和(he)焊(han)接程(cheng)序，盡可能(neng)減(jian)少焊(han)接殘余(yu)應(ying)力(li)。

3. 高(gao)溫低塑(su)性裂(lie)紋(wen)

  這種裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)多數發生(sheng)在單相(xiang)(xiang)(xiang)奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)及合金的(de)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)或多層焊(han)縫中(zhong)先一(yi)層（道）焊(han)縫上，其產(chan)生(sheng)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)范(fan)(fan)圍相(xiang)(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)再結晶溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)，因此高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)產(chan)生(sheng)在溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)比液化裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)更低(di)的(de)熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)。對于(yu)奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)，在低(di)于(yu)固相(xiang)(xiang)(xiang)線溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)以下的(de)加(jia)熱(re)(re)過程和冷卻過程，其塑(su)(su)性(xing)(xing)變化是不(bu)(bu)同的(de)（見圖2-4).在加(jia)熱(re)(re)過程中(zhong)，起初隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)升(sheng)高(gao)(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)（ψ值(zhi)）略有增加(jia)，在達到溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)t3時(shi)塑(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始(shi)降(jiang)低(di)。到達tnp時(shi)降(jiang)至(zhi)零。在冷卻過程中(zhong)，塑(su)(su)性(xing)(xing)開(kai)始(shi)恢復，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)t3時(shi)已接近原(yuan)來加(jia)熱(re)(re)時(shi)的(de)水平。但在t2~t1溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)范(fan)(fan)圍出(chu)現(xian)塑(su)(su)性(xing)(xing)降(jiang)低(di)。此時(shi)如(ru)果存在較大(da)的(de)收縮應變，就會(hui)引起裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。表2-1中(zhong)DTR是用(yong)可調拘束裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)試驗測出(chu)的(de)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)產(chan)生(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)。從表2-1的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)開(kai)始(shi)和終(zhong)了溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)及其范(fan)(fan)圍可知，310、316鋼(gang)(gang)(gang)分別在1200~840℃和1180~1050℃產(chan)生(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)，其溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)范(fan)(fan)圍相(xiang)(xiang)(xiang)應為350℃和130℃.而347、321、304三(san)種鋼(gang)(gang)(gang)，既未發現(xian)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)也沒有測出(chu)產(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)DTR溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)，表明穩(wen)定型奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)具有較大(da)的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)傾(qing)向。而亞穩(wen)奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)的(de)敏感性(xing)(xing)較小，一(yi)般(ban)焊(han)接過程中(zhong)不(bu)(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)這種裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)。

  奧氏體(ti)鋼及合金冷(leng)卻過程中(zhong)出現(xian)塑(su)性(xing)(xing)降低(di)(di)(di)和產生高(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋的(de)(de)(de)機制相當復雜，簡單說與(yu)熱(re)影(ying)響(xiang)區在“再結(jie)晶(jing)溫(wen)度”二次晶(jing)界的(de)(de)(de)形成(cheng)有關。二次晶(jing)界又與(yu)金屬在高(gao)(gao)溫(wen)下點陣缺(que)陷（空位、位錯）的(de)(de)(de)運動和晶(jing)界遷移等擴散行為有關。因此凡是能提(ti)高(gao)(gao)“再結(jie)晶(jing)溫(wen)度”和增加擴散激活能的(de)(de)(de)因素(su)都可以(yi)阻(zu)礙二次晶(jing)界的(de)(de)(de)形成(cheng)，從(cong)而降低(di)(di)(di)高(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋的(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)。焊縫中(zhong)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)可以(yi)有效阻(zu)止(zhi)位錯運動，使多(duo)層焊縫防止(zhi)高(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋。合金元(yuan)素(su)Mo、W、Ta、Ti等可有效地增加多(duo)邊化激活能，提(ti)高(gao)(gao)再結(jie)晶(jing)溫(wen)度，在鋼和焊縫中(zhong)添加這些元(yuan)素(su)，都有利于防止(zhi)高(gao)(gao)溫(wen)低(di)(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋。

  奧氏體不銹鋼管的裂紋問題，曾經是這類鋼最擔心的問題。因此也就成為奧氏體鋼管工藝焊接性的指標。事實上，早期不銹鋼管中，熱裂紋是經常出現的，相當多的焊接結構存在隱患，是“帶病”工作。隨著對奧氏體鋼管焊接裂紋的成因、不銹鋼管及焊接材料中元素對裂紋的影響、焊縫中鐵素體作用的研究以及新型焊接工藝的開發等，現在奧氏體不銹鋼管(guan)的熱裂紋，在實際焊接產品上已經很少發現，顯著改進了焊接性，提高了焊接結構的安全程度，可以說奧氏體不銹鋼管熱裂紋已經有辦法避免和清除。