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(shi)焊接(jie)接(jie)頭(tou)熱裂紋(wen)和耐蝕性。
奧氏體(ti)不銹鋼(gang)管焊接接頭的(de)熱裂紋(wen)中最常見的(de)是結晶（凝固）裂紋(wen)、熱影響(xiang)區（液化）裂紋(wen)和高(gao)溫低塑性裂紋(wen)。
1. 焊縫凝固裂紋(wen)
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(gang)、347不銹鋼(gang)、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(shu)凝(ning)固(gu)裂紋產生的(de)原因可知防止凝(ning)固(gu)裂紋的(de)措施(shi)之一，即是要盡(jin)可能地減(jian)少母材、焊材中有害(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(yi)方面在某(mou)些腐(fu)(fu)蝕環境，即使輕微的(de)鐵(tie)素體(ti)也可能引起(qi)嚴重的(de)問(wen)題，例如在尿素、醋酸(suan)等(deng)介質中，焊(han)縫中的(de)鐵(tie)素體(ti)會發生選擇性(xing)(xing)腐(fu)(fu)蝕。純奧氏體(ti)的(de)焊(han)縫金屬(shu)(shu)，通過(guo)加(jia)入Mn、Mo、W、V、Ti可以(yi)改善(shan)其凝(ning)(ning)固裂紋(wen)敏感性(xing)(xing)，如尿素級不(bu)銹鋼的(de)焊(han)材00Cr25Ni22Mn4Mo2N、00Cr18Ni15Mn5Mo2N 鋼和耐硫酸(suan)、磷酸(suan)，有機酸(suan)抗(kang)孔蝕、應力(li)腐(fu)(fu)蝕用的(de)00Cr20Ni24Mo5Cu等(deng)焊(han)縫金屬(shu)(shu)雖然并不(bu)含(han)有鐵(tie)素體(ti)相，但因Mn、Mo含(han)量較(jiao)高(gao)，仍(reng)具(ju)有良(liang)好的(de)抗(kang)熱裂性(xing)(xing)能，焊(han)接時(shi)不(bu)會產生凝(ning)(ning)固裂紋(wen)。Mn在焊(han)縫金屬(shu)(shu)中可與(yu)S結(jie)(jie)合(he)生成高(gao)熔點(dian)的(de)MnS從而防止(zhi)S的(de)偏(pian)析和產生低熔點(dian)共(gong)晶，而Mo、W可提(ti)高(gao)熔池的(de)結(jie)(jie)晶溫度(du)，縮(suo)小結(jie)(jie)晶溫度(du)范圍，V、Ti可以(yi)縮(suo)小脆(cui)性(xing)(xing)溫度(du)區間BTR(表(biao)2-1)。因此均(jun)對防止(zhi)凝(ning)(ning)固裂紋(wen)起(qi)良(liang)好作用。
2. 熱影響區(qu)（液化）裂(lie)紋(wen)
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(xing)成的(de)原因相同(tong)，是(shi)由于母材中(zhong)奧氏體(ti)晶(jing)界殘(can)(can)存(cun)著比基體(ti)熔(rong)點(dian)低的(de)低熔(rong)點(dian)共晶(jing)薄(bo)(bo)膜，在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)電弧加熱(re)中(zhong)發(fa)生(sheng)熔(rong)化，并在(zai)(zai)隨(sui)后(hou)冷卻中(zhong)受收縮拉應力的(de)作(zuo)用(yong)而發(fa)生(sheng)開裂(lie)。圖2-3是(shi)含硼(peng)304鋼熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)的(de)液化裂(lie)紋。在(zai)(zai)多(duo)(duo)層（多(duo)(duo)道）焊(han)(han)縫中(zhong)也會(hui)遇到液化裂(lie)紋，這種(zhong)情況往往是(shi)先焊(han)(han)的(de)焊(han)(han)道中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)含量(liang)少(shao)或無鐵(tie)素(su)體(ti)而存(cun)在(zai)(zai)低熔(rong)點(dian)共晶(jing)薄(bo)(bo)膜，在(zai)(zai)隨(sui)后(hou)的(de)焊(han)(han)道的(de)熱(re)影(ying)響(xiang)下(xia)發(fa)生(sheng)開裂(lie)。同(tong)樣(yang)防止熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)液化裂(lie)紋的(de)主要對策是(shi)盡可(ke)(ke)能減少(shao)可(ke)(ke)生(sheng)成低熔(rong)點(dian)共晶(jing)的(de)有害(hai)元素(su)和(he)偏析(xi)程(cheng)度(du)。因此在(zai)(zai)選用(yong)鋼材和(he)焊(han)(han)材時(shi)(shi)，特別要注意有害(hai)元素(su)的(de)含，焊(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)應采用(yong)小的(de)線(xian)能量(liang)的(de)焊(han)(han)接(jie)工藝和(he)規(gui)范，防止熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)過(guo)熱(re)，以(yi)及(ji)注意接(jie)頭設(she)計(ji)和(he)焊(han)(han)接(jie)程(cheng)序，盡可(ke)(ke)能減少(shao)焊(han)(han)接(jie)殘(can)(can)余(yu)應力。
3. 高溫(wen)低塑性裂(lie)紋(wen)
這種(zhong)裂(lie)紋多數發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)單相奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)及合(he)金的(de)(de)(de)(de)熱(re)影響區或多層焊縫中(zhong)先一(yi)層（道(dao)）焊縫上，其產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)范圍相當于再結(jie)晶(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)，因此高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)比液(ye)化裂(lie)紋更低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)熱(re)影響區。對于奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)，在(zai)低(di)(di)于固相線溫(wen)(wen)(wen)度(du)以下的(de)(de)(de)(de)加熱(re)過程(cheng)(cheng)和(he)(he)冷卻過程(cheng)(cheng)，其塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變(bian)化是(shi)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)（見圖2-4).在(zai)加熱(re)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，起初隨溫(wen)(wen)(wen)度(du)升高(gao)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)（ψ值）略有(you)增加，在(zai)達到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)t3時(shi)(shi)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開始降低(di)(di)。到(dao)達tnp時(shi)(shi)降至零。在(zai)冷卻過程(cheng)(cheng)中(zhong)，塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)開始恢復，當溫(wen)(wen)(wen)度(du)降至t3時(shi)(shi)已接近原來(lai)加熱(re)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)水平。但(dan)在(zai)t2~t1溫(wen)(wen)(wen)度(du)范圍出現塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)降低(di)(di)。此時(shi)(shi)如果存在(zai)較大(da)的(de)(de)(de)(de)收(shou)縮(suo)應(ying)變(bian)，就會(hui)引起裂(lie)紋。表2-1中(zhong)DTR是(shi)用可調拘(ju)束裂(lie)紋試驗(yan)測出的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)。從表2-1的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋開始和(he)(he)終了溫(wen)(wen)(wen)度(du)及其范圍可知，310、316鋼(gang)(gang)分(fen)別在(zai)1200~840℃和(he)(he)1180~1050℃產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋，其溫(wen)(wen)(wen)度(du)范圍相應(ying)為350℃和(he)(he)130℃.而(er)347、321、304三種(zhong)鋼(gang)(gang)，既未發(fa)現裂(lie)紋也沒有(you)測出產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)DTR溫(wen)(wen)(wen)度(du)，表明穩定型奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)具有(you)較大(da)的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)裂(lie)紋傾(qing)向。而(er)亞穩奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)敏(min)感性(xing)(xing)(xing)較小，一(yi)般(ban)焊接過程(cheng)(cheng)中(zhong)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)這種(zhong)裂(lie)紋。
奧氏體(ti)鋼(gang)及合金冷卻過程中(zhong)出(chu)現(xian)塑性(xing)降(jiang)(jiang)低(di)(di)和產生(sheng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)的機制相當復雜，簡單說與(yu)熱影響區(qu)在“再結晶溫(wen)(wen)(wen)度(du)”二次晶界的形成有關(guan)。二次晶界又與(yu)金屬在高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)點(dian)陣缺陷（空位(wei)、位(wei)錯(cuo)(cuo)）的運(yun)動和晶界遷移等(deng)擴(kuo)散行為有關(guan)。因(yin)此(ci)凡是能(neng)提高(gao)(gao)“再結晶溫(wen)(wen)(wen)度(du)”和增加(jia)擴(kuo)散激活能(neng)的因(yin)素(su)都(dou)可(ke)以(yi)阻礙二次晶界的形成，從而降(jiang)(jiang)低(di)(di)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)的敏(min)感(gan)性(xing)。焊縫(feng)中(zhong)的鐵素(su)體(ti)可(ke)以(yi)有效阻止位(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動，使多(duo)層焊縫(feng)防(fang)止高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)。合金元素(su)Mo、W、Ta、Ti等(deng)可(ke)有效地增加(jia)多(duo)邊(bian)化激活能(neng)，提高(gao)(gao)再結晶溫(wen)(wen)(wen)度(du)，在鋼(gang)和焊縫(feng)中(zhong)添加(jia)這些元素(su)，都(dou)有利于防(fang)止高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)低(di)(di)塑性(xing)裂(lie)紋(wen)(wen)。
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(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。
