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的主(zhu)要問(wen)題是(shi)焊接接頭熱(re)裂(lie)紋和耐蝕性。
奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)焊接接頭的熱(re)裂紋中最常見的是結(jie)晶（凝固）裂紋、熱(re)影(ying)響區（液(ye)化）裂紋和高溫低塑性裂紋。
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不銹鋼、321不(bu)銹鋼、347不(bu)銹鋼、316不銹鋼、310S不銹鋼為序，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。
由上述凝固(gu)裂紋(wen)產生的(de)(de)原(yuan)因可知防止凝固(gu)裂紋(wen)的(de)(de)措施之一，即是要(yao)盡可能地減少母材(cai)、焊材(cai)中有(you)害元素的(de)(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(ling)一(yi)方面在某些腐蝕(shi)環境，即使輕(qing)微的(de)鐵素(su)體(ti)也可(ke)能(neng)引起嚴重的(de)問題，例(li)如(ru)在尿素(su)、醋酸(suan)等介質中(zhong)，焊(han)縫(feng)中(zhong)的(de)鐵素(su)體(ti)會(hui)發生選擇性(xing)腐蝕(shi)。純奧氏(shi)體(ti)的(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)，通過(guo)加入Mn、Mo、W、V、Ti可(ke)以改善(shan)其(qi)凝(ning)固(gu)裂紋敏感性(xing)，如(ru)尿素(su)級(ji)不(bu)銹鋼的(de)焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和耐硫(liu)酸(suan)、磷酸(suan)，有機酸(suan)抗(kang)孔蝕(shi)、應力腐蝕(shi)用的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)雖然并不(bu)含有鐵素(su)體(ti)相，但因(yin)Mn、Mo含量(liang)較高(gao)，仍具有良好(hao)的(de)抗(kang)熱裂性(xing)能(neng)，焊(han)接(jie)時不(bu)會(hui)產(chan)(chan)生凝(ning)固(gu)裂紋。Mn在焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)可(ke)與S結(jie)合生成高(gao)熔(rong)點的(de)MnS從(cong)而(er)防(fang)止S的(de)偏析和產(chan)(chan)生低熔(rong)點共晶，而(er)Mo、W可(ke)提高(gao)熔(rong)池的(de)結(jie)晶溫度，縮(suo)(suo)小(xiao)結(jie)晶溫度范圍，V、Ti可(ke)以縮(suo)(suo)小(xiao)脆性(xing)溫度區間BTR(表(biao)2-1)。因(yin)此均對(dui)防(fang)止凝(ning)固(gu)裂紋起良好(hao)作用。
2. 熱影響區（液化(hua)）裂紋
奧氏體不銹鋼管(guan)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)(lie)紋(wen)形成(cheng)的(de)(de)原因相同(tong)，是(shi)(shi)由于母材中(zhong)奧氏(shi)體晶(jing)界殘存著比(bi)基體熔點低的(de)(de)低熔點共晶(jing)薄(bo)膜，在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)(han)接電弧加熱(re)(re)中(zhong)發(fa)生熔化(hua)，并在(zai)(zai)隨后(hou)冷卻中(zhong)受收(shou)縮拉應(ying)力(li)的(de)(de)作用(yong)而發(fa)生開裂(lie)(lie)。圖2-3是(shi)(shi)含(han)硼304鋼熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)區的(de)(de)液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)。在(zai)(zai)多層（多道(dao)）焊(han)(han)(han)(han)縫中(zhong)也會遇(yu)到液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)，這種情(qing)況往(wang)往(wang)是(shi)(shi)先焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)道(dao)中(zhong)鐵素(su)體含(han)量(liang)少(shao)或無鐵素(su)體而存在(zai)(zai)低熔點共晶(jing)薄(bo)膜，在(zai)(zai)隨后(hou)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)道(dao)的(de)(de)熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)下發(fa)生開裂(lie)(lie)。同(tong)樣防止熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)區液化(hua)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)主要(yao)對策是(shi)(shi)盡可(ke)能(neng)減少(shao)可(ke)生成(cheng)低熔點共晶(jing)的(de)(de)有害元素(su)和偏析程度。因此在(zai)(zai)選用(yong)鋼材和焊(han)(han)(han)(han)材時(shi)，特別要(yao)注意有害元素(su)的(de)(de)含(han)，焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)應(ying)采用(yong)小(xiao)的(de)(de)線能(neng)量(liang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接工藝和規范，防止熱(re)(re)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)區過熱(re)(re)，以及(ji)注意接頭設計和焊(han)(han)(han)(han)接程序，盡可(ke)能(neng)減少(shao)焊(han)(han)(han)(han)接殘余應(ying)力(li)。
3. 高溫低塑(su)性裂紋(wen)
這種裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)多數發生(sheng)(sheng)(sheng)在單相奧氏體鋼(gang)及合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)熱影響(xiang)區或(huo)多層焊縫中(zhong)先(xian)一層（道(dao)）焊縫上，其(qi)(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度范(fan)圍相當(dang)于再結晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度，因此(ci)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)在溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度比液化裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)更低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)熱影響(xiang)區。對于奧氏體鋼(gang)，在低(di)于固(gu)相線溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度以下的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)熱過(guo)程(cheng)和(he)冷卻過(guo)程(cheng)，其(qi)(qi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變化是(shi)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)（見(jian)圖2-4).在加(jia)(jia)熱過(guo)程(cheng)中(zhong)，起(qi)初隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度升高，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)（ψ值）略有增(zeng)加(jia)(jia)，在達到(dao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度t3時(shi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開(kai)(kai)始降(jiang)低(di)。到(dao)達tnp時(shi)降(jiang)至零(ling)。在冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開(kai)(kai)始恢復，當(dang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度降(jiang)至t3時(shi)已(yi)接(jie)(jie)近(jin)原來加(jia)(jia)熱時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)平(ping)。但在t2~t1溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度范(fan)圍出(chu)(chu)現塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)降(jiang)低(di)。此(ci)時(shi)如果存在較大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)收縮(suo)應變，就(jiu)會引起(qi)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)。表(biao)2-1中(zhong)DTR是(shi)用可(ke)調拘束裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)試驗測出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度。從表(biao)2-1的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)開(kai)(kai)始和(he)終了溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度及其(qi)(qi)范(fan)圍可(ke)知，310、316鋼(gang)分別在1200~840℃和(he)1180~1050℃產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)，其(qi)(qi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度范(fan)圍相應為350℃和(he)130℃.而347、321、304三種鋼(gang)，既(ji)未發現裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)也沒有測出(chu)(chu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度，表(biao)明穩(wen)定型(xing)奧氏體鋼(gang)具有較大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)低(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)傾向(xiang)。而亞穩(wen)奧氏體鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)(xing)較小，一般焊接(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)會產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)這種裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)。
奧氏(shi)體鋼及合金冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)出(chu)現塑性(xing)降低(di)(di)和(he)(he)產(chan)生高(gao)溫(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋的機(ji)制相當復雜(za)，簡(jian)單說與(yu)熱影響(xiang)區在“再(zai)結晶溫(wen)度”二(er)次(ci)晶界的形成有(you)(you)關。二(er)次(ci)晶界又與(yu)金屬在高(gao)溫(wen)下點陣缺(que)陷(xian)（空位(wei)、位(wei)錯）的運(yun)動(dong)和(he)(he)晶界遷移等擴(kuo)散行為有(you)(you)關。因此(ci)凡是能(neng)提高(gao)“再(zai)結晶溫(wen)度”和(he)(he)增(zeng)加(jia)擴(kuo)散激活能(neng)的因素(su)都可(ke)以阻(zu)礙二(er)次(ci)晶界的形成，從而(er)降低(di)(di)高(gao)溫(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋的敏(min)感性(xing)。焊(han)縫中(zhong)(zhong)的鐵(tie)素(su)體可(ke)以有(you)(you)效阻(zu)止位(wei)錯運(yun)動(dong)，使多(duo)層焊(han)縫防止高(gao)溫(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋。合金元(yuan)素(su)Mo、W、Ta、Ti等可(ke)有(you)(you)效地增(zeng)加(jia)多(duo)邊(bian)化激活能(neng)，提高(gao)再(zai)結晶溫(wen)度，在鋼和(he)(he)焊(han)縫中(zhong)(zhong)添加(jia)這些元(yuan)素(su)，都有(you)(you)利于防止高(gao)溫(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋。
奧氏體不銹鋼管(guan)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(guan)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(guan)焊接裂紋的成因、不銹鋼管(guan)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。
