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要問題是焊接接頭熱裂紋和耐(nai)蝕(shi)性。
奧氏體不(bu)銹鋼管焊接接頭(tou)的熱裂(lie)紋(wen)中最常見(jian)的是結(jie)晶（凝固）裂(lie)紋(wen)、熱影響區（液化(hua)）裂(lie)紋(wen)和高溫低(di)塑性裂(lie)紋(wen)。
1. 焊縫凝固裂(lie)紋
在奧氏體不銹鋼管(guan)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(ning)固裂紋(wen)產生的(de)原(yuan)因(yin)可知防止凝(ning)固裂紋(wen)的(de)措施之一，即是要盡可能地減少母材(cai)、焊(han)材(cai)中有害(hai)元(yuan)素的(de)含量(liang)。
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)一方面在某些腐蝕(shi)(shi)環境，即使輕(qing)微的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)也可能(neng)引起嚴重的(de)(de)問題(ti)，例如在尿(niao)素(su)(su)、醋酸(suan)等介質中，焊縫(feng)中的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)會發生(sheng)選擇性腐蝕(shi)(shi)。純(chun)奧氏體(ti)的(de)(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)，通(tong)過加入(ru)Mn、Mo、W、V、Ti可以改善其凝(ning)固裂(lie)紋(wen)敏感性，如尿(niao)素(su)(su)級不(bu)銹鋼的(de)(de)焊材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和(he)耐硫酸(suan)、磷(lin)酸(suan)，有(you)機酸(suan)抗孔蝕(shi)(shi)、應(ying)力腐蝕(shi)(shi)用的(de)(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)雖然并不(bu)含(han)有(you)鐵素(su)(su)體(ti)相，但因Mn、Mo含(han)量較(jiao)高(gao)(gao)，仍具有(you)良好的(de)(de)抗熱裂(lie)性能(neng)，焊接時(shi)不(bu)會產(chan)(chan)生(sheng)凝(ning)固裂(lie)紋(wen)。Mn在焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中可與S結(jie)合生(sheng)成高(gao)(gao)熔(rong)(rong)點(dian)的(de)(de)MnS從而防(fang)止S的(de)(de)偏析(xi)和(he)產(chan)(chan)生(sheng)低熔(rong)(rong)點(dian)共晶(jing)，而Mo、W可提高(gao)(gao)熔(rong)(rong)池的(de)(de)結(jie)晶(jing)溫度(du)(du)，縮小結(jie)晶(jing)溫度(du)(du)范圍，V、Ti可以縮小脆性溫度(du)(du)區(qu)間BTR(表(biao)2-1)。因此均(jun)對防(fang)止凝(ning)固裂(lie)紋(wen)起良好作用。
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紋形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)原因相同，是(shi)(shi)由于(yu)母材(cai)中奧(ao)氏體晶界殘存著比基體熔(rong)點(dian)低(di)(di)的(de)(de)低(di)(di)熔(rong)點(dian)共(gong)晶薄(bo)(bo)膜，在(zai)焊接(jie)電弧加熱(re)中發(fa)生熔(rong)化(hua)，并在(zai)隨后冷卻中受收縮拉(la)應力的(de)(de)作用而發(fa)生開裂。圖2-3是(shi)(shi)含硼304鋼熱(re)影響(xiang)區(qu)的(de)(de)液(ye)化(hua)裂紋。在(zai)多層（多道）焊縫中也會遇到液(ye)化(hua)裂紋，這(zhe)種情況往往是(shi)(shi)先焊的(de)(de)焊道中鐵素(su)體含量少或無鐵素(su)體而存在(zai)低(di)(di)熔(rong)點(dian)共(gong)晶薄(bo)(bo)膜，在(zai)隨后的(de)(de)焊道的(de)(de)熱(re)影響(xiang)下(xia)發(fa)生開裂。同樣防止熱(re)影響(xiang)區(qu)液(ye)化(hua)裂紋的(de)(de)主要對策是(shi)(shi)盡(jin)可(ke)能減少可(ke)生成(cheng)(cheng)低(di)(di)熔(rong)點(dian)共(gong)晶的(de)(de)有(you)害(hai)元素(su)和偏析程(cheng)度。因此在(zai)選用鋼材(cai)和焊材(cai)時，特(te)別(bie)要注(zhu)(zhu)意(yi)有(you)害(hai)元素(su)的(de)(de)含，焊接(jie)時應采用小的(de)(de)線能量的(de)(de)焊接(jie)工藝和規范，防止熱(re)影響(xiang)區(qu)過熱(re)，以及注(zhu)(zhu)意(yi)接(jie)頭設計和焊接(jie)程(cheng)序，盡(jin)可(ke)能減少焊接(jie)殘余應力。
3. 高溫(wen)低(di)塑性裂紋
這(zhe)種裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)多(duo)數發生在(zai)(zai)單相(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)及合金的(de)熱(re)影響(xiang)區或多(duo)層焊(han)(han)縫中(zhong)先一(yi)層（道）焊(han)(han)縫上(shang)，其(qi)產(chan)(chan)(chan)生的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍相(xiang)(xiang)當(dang)于再結晶溫(wen)(wen)度(du)(du)，因此高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)產(chan)(chan)(chan)生在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)比液化(hua)(hua)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)更低(di)(di)的(de)熱(re)影響(xiang)區。對于奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)，在(zai)(zai)低(di)(di)于固相(xiang)(xiang)線溫(wen)(wen)度(du)(du)以(yi)下的(de)加熱(re)過(guo)程(cheng)(cheng)和(he)冷卻過(guo)程(cheng)(cheng)，其(qi)塑(su)性(xing)(xing)變(bian)化(hua)(hua)是不同的(de)（見圖2-4).在(zai)(zai)加熱(re)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，起初(chu)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)(gao)，塑(su)性(xing)(xing)（ψ值(zhi)）略(lve)有(you)增(zeng)加，在(zai)(zai)達到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)t3時塑(su)性(xing)(xing)開始(shi)降(jiang)低(di)(di)。到(dao)達tnp時降(jiang)至零。在(zai)(zai)冷卻過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，塑(su)性(xing)(xing)開始(shi)恢復，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)降(jiang)至t3時已接(jie)近原來加熱(re)時的(de)水平。但(dan)在(zai)(zai)t2~t1溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍出現塑(su)性(xing)(xing)降(jiang)低(di)(di)。此時如(ru)果存在(zai)(zai)較大的(de)收縮應(ying)變(bian)，就會引(yin)起裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。表(biao)2-1中(zhong)DTR是用(yong)可調拘(ju)束裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)試驗測出的(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)產(chan)(chan)(chan)生高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)。從表(biao)2-1的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)開始(shi)和(he)終了(le)溫(wen)(wen)度(du)(du)及其(qi)范(fan)(fan)圍可知(zhi)，310、316鋼(gang)(gang)分別在(zai)(zai)1200~840℃和(he)1180~1050℃產(chan)(chan)(chan)生高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)，其(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍相(xiang)(xiang)應(ying)為350℃和(he)130℃.而(er)347、321、304三(san)種鋼(gang)(gang)，既未發現裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)也沒有(you)測出產(chan)(chan)(chan)生裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)DTR溫(wen)(wen)度(du)(du)，表(biao)明穩定(ding)型奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)具有(you)較大的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)性(xing)(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)傾向。而(er)亞穩奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)較小，一(yi)般焊(han)(han)接(jie)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)不會產(chan)(chan)(chan)生這(zhe)種裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。
奧氏體鋼及合金冷卻過程中(zhong)出現塑(su)性(xing)(xing)降低(di)和(he)(he)產生高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)的(de)機制相當復雜(za)，簡單(dan)說與(yu)熱影(ying)響區在(zai)(zai)“再(zai)結(jie)(jie)晶(jing)溫度”二(er)次(ci)晶(jing)界的(de)形(xing)成有(you)關(guan)。二(er)次(ci)晶(jing)界又與(yu)金屬在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫下點陣缺陷（空位(wei)、位(wei)錯(cuo)(cuo)）的(de)運動和(he)(he)晶(jing)界遷移等(deng)擴散行為有(you)關(guan)。因(yin)此凡是能(neng)提(ti)高(gao)(gao)“再(zai)結(jie)(jie)晶(jing)溫度”和(he)(he)增(zeng)加(jia)擴散激(ji)活能(neng)的(de)因(yin)素都(dou)(dou)可以阻(zu)(zu)礙二(er)次(ci)晶(jing)界的(de)形(xing)成，從而降低(di)高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)的(de)敏感(gan)性(xing)(xing)。焊縫(feng)中(zhong)的(de)鐵素體可以有(you)效(xiao)阻(zu)(zu)止位(wei)錯(cuo)(cuo)運動，使多層焊縫(feng)防(fang)止高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)。合金元素Mo、W、Ta、Ti等(deng)可有(you)效(xiao)地(di)增(zeng)加(jia)多邊化激(ji)活能(neng)，提(ti)高(gao)(gao)再(zai)結(jie)(jie)晶(jing)溫度，在(zai)(zai)鋼和(he)(he)焊縫(feng)中(zhong)添加(jia)這(zhe)些元素，都(dou)(dou)有(you)利于(yu)防(fang)止高(gao)(gao)溫低(di)塑(su)性(xing)(xing)裂紋(wen)(wen)。
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(guan)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(guan)熱裂紋已經有辦法避免和清除。
