在動力裝置、石油化工和造紙設備中，有許多焊接結構是奧氏(shi)體不銹鋼與珠光體鋼焊接而成的。奧氏體型不銹鋼用于容器、罐體結構內壁接觸腐蝕介質或耐高溫的部位，常用的材質有Cr18Ni9系列和Cr23Ni13系列；珠光體鋼則用于其余要求不苛刻的部位，其材質有低碳鋼、低合金鋼、鉻鉬熱穩定性鋼等。使用這種焊接結構能節省大量的不銹鋼(gang)材料，大大降低設備的成本，所以得到廣泛采用。
異種(zhong)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)時，每一種(zhong)（側）母材受到焊(han)(han)接(jie)熱(re)循(xun)環而發生的組織轉變(bian)以及(ji)隨(sui)之可(ke)能(neng)出現的各種(zhong)焊(han)(han)接(jie)問(wen)題，如淬火(huo)硬化、退火(huo)或回火(huo)軟(ruan)化、冷裂(lie)紋(wen)、再(zai)熱(re)裂(lie)紋(wen)、液化裂(lie)紋(wen)等(deng)，都(dou)和(he)同種(zhong)材料焊(han)(han)接(jie)時基(ji)本相同，因此在此不再(zai)重(zhong)復(fu)(fu)。以下所(suo)要討論(lun)的異種(zhong)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)性問(wen)題只是集中于焊(han)(han)縫和(he)熔合區。因為這里的金屬成(cheng)分(fen)組成(cheng)十分(fen)復(fu)(fu)雜(za)，受到兩(liang)種(zhong)不同成(cheng)分(fen)的母材和(he)第三種(zhong)成(cheng)分(fen)的填(tian)充材料的共同制約，且又受到焊(han)(han)接(jie)工藝的強烈影響。
1. 焊縫的成(cheng)分、相組成(cheng)及其調控
奧氏體(ti)不銹鋼(gang)（A）與珠光體(ti)鋼(gang)（B）焊(han)(han)(han)接時，焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)平均成分由兩種不同類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)（A和(he)B）同填充金(jin)屬(shu)（C）混(hun)合所組成。由于珠光體(ti)鋼(gang)中不含有(you)或(huo)僅(jin)含有(you)少量的(de)(de)(de)合金(jin)元素，若它(ta)溶(rong)入(ru)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)份額增大，則會沖淡焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)合金(jin)濃度，從(cong)而改變(bian)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)化學成分和(he)組織狀態，這(zhe)種現(xian)象稱為母(mu)材(cai)對(dui)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)稀釋作用(yong)。
對(dui)于奧氏體型不(bu)銹鋼(gang)與(yu)珠光體鋼(gang)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)，希望母材在焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬中所占比例(li)要小，即稀(xi)釋(shi)度(du)(du)(du)(du)小一(yi)些而(er)且要求熔(rong)合(he)比穩定，其目的(de)(de)是減少焊(han)(han)縫(feng)(feng)裂紋，保證焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)性能。影響焊(han)(han)縫(feng)(feng)稀(xi)釋(shi)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)因素很(hen)多(duo)，有焊(han)(han)縫(feng)(feng)形狀(zhuang)、焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)電流、電弧(hu)電壓、焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)速度(du)(du)(du)(du)等。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法(fa)不(bu)同對(dui)焊(han)(han)縫(feng)(feng)稀(xi)釋(shi)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)影響很(hen)大，圖5-3所示列出了幾(ji)種焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法(fa)可獲得熔(rong)合(he)比的(de)(de)范圍。
在(zai)Q235鋼(gang)與12Cr18Ni9 不銹鋼(gang)的(de)焊(han)(han)縫(feng)金屬中(zhong)，如果由于(yu)焊(han)(han)縫(feng)的(de)過(guo)分(fen)稀釋，可使焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)熔(rong)合比（％）奧氏體形成元素(su)不足(zu)，結(jie)果在(zai)焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)出現馬(ma)氏圖5-3 焊(han)(han)接(jie)方法對熔(rong)合比的(de)影響體組織(zhi)(zhi)(zhi)，使焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)的(de)脆(cui)性增大(da)，導致焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)形成裂(lie)紋。可以(yi)借(jie)助于(yu)圖5-4不銹鋼(gang)（舍夫勒(le)）組織(zhi)(zhi)(zhi)圖來(lai)討(tao)論分(fen)析(xi)，首先將鋼(gang)的(de)各合金元素(su)含(han)量(liang)按下列公式折算成鉻當量(liang)和(he)鎳(nie)當量(liang)：鉻當量(liang)Cra（％）＝w（Cr）＋w（Mo）＋1.5w（Si）＋0.5w（Nb）；鎳(nie)當量(liang)Ni。g＝w（Ni）＋30w（C）＋0.5w（Mn）。再在(zai)圖5-4找出相(xiang)應的(de)點，即可知該鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)的(de)正常(chang)冷(leng)卻組織(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)的(de)相(xiang)組成。
例如(ru)，12Cr18Ni9鋼(gang)與Q235鋼(gang)沒有焊接以(yi)前，經過鉻當量和鎳當量的(de)計算，見表5-3。分別為(wei)(wei)圖(tu)(tu)5-4中(zhong)的(de)a、b兩點(dian)，如(ru)果不加填充金屬進行(xing)鎢極(ji)氬弧焊，假定這兩種金屬熔入焊道的(de)中(zhong)比例各為(wei)(wei)一半，其熔合比分別是50％，則在(zai)圖(tu)(tu)5-4中(zhong)可找到對應的(de)f點(dian)。從圖(tu)(tu)中(zhong)可以(yi)看出f點(dian)所處焊縫金屬的(de)位置為(wei)(wei)馬(ma)氏(shi)體組織。眾所周知，馬(ma)氏(shi)體組織是一個又(you)脆又(you)硬的(de)組織，容易使焊縫產生裂紋。
采用(yong)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)電弧焊(han)(han)時(shi)(shi)(shi)，對常用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)敷(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)進行過鉻(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計算(suan)，計算(suan)結果見表5-4。首先選用(yong)不銹鋼焊(han)(han)條(tiao)(tiao)牌號A102（E308型(xing)）作(zuo)為(wei)(wei)填(tian)充金(jin)(jin)屬(shu)(shu)，其鉻(ge)、鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)對應于(yu)(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)(zhong)c點(dian)(dian)(dian)(dian)。此(ci)(ci)(ci)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)焊(han)(han)接(jie)(jie)這(zhe)兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料時(shi)(shi)(shi)，假定這(zhe)兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)熔(rong)(rong)入(ru)焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)(zhong)數量(liang)(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)，即(ji)兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)混(hun)合熔(rong)(rong)化(hua)(hua)后鉻(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)仍(reng)為(wei)(wei)原來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)f點(dian)(dian)(dian)(dian)，則(ze)(ze)當(dang)(dang)(dang)母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)合比(bi)發生(sheng)變(bian)化(hua)(hua)時(shi)(shi)(shi)，焊(han)(han)縫中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數沿fc線(xian)(xian)段各點(dian)(dian)(dian)(dian)移動而變(bian)化(hua)(hua)。當(dang)(dang)(dang)母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)熔(rong)(rong)合比(bi)為(wei)(wei)40％時(shi)(shi)(shi)，即(ji)兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)在(zai)焊(han)(han)縫中(zhong)(zhong)各占(zhan)20％的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數時(shi)(shi)(shi)，焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)(dang)于(yu)(yu)(yu)g點(dian)(dian)(dian)(dian)；當(dang)(dang)(dang)母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)合比(bi)為(wei)(wei)30％時(shi)(shi)(shi)為(wei)(wei)h點(dian)(dian)(dian)(dian)，此(ci)(ci)(ci)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)縫組(zu)織(zhi)為(wei)(wei)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)＋馬氏(shi)體(ti)，焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)仍(reng)有形成裂(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)。在(zai)完全(quan)(quan)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)和(he)條(tiao)(tiao)件下，若(ruo)(ruo)改(gai)變(bian)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)敷(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)成分(fen)(fen)，用(yong)A307牌號焊(han)(han)條(tiao)(tiao)（即(ji)E309型(xing)）進行施(shi)焊(han)(han)，則(ze)(ze)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)熔(rong)(rong)敷(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鉻(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)圖(tu)5-4中(zhong)(zhong)d點(dian)(dian)(dian)(dian)。如(ru)果母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)合比(bi)為(wei)(wei)40％，焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)(dang)于(yu)(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)(zhong)i點(dian)(dian)(dian)(dian)，此(ci)(ci)(ci)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)接(jie)(jie)近為(wei)(wei)全(quan)(quan)部奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)，也(ye)有可能(neng)產(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)紋；若(ruo)(ruo)熔(rong)(rong)合比(bi)為(wei)(wei)30％，焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)(dang)于(yu)(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)(zhong)j點(dian)(dian)(dian)(dian)，此(ci)(ci)(ci)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)含有體(ti)積分(fen)(fen)數為(wei)(wei)2％的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)，對抗裂(lie)(lie)性(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)都是有利的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。若(ruo)(ruo)采用(yong)A407焊(han)(han)條(tiao)(tiao)（E310型(xing)）施(shi)焊(han)(han)，則(ze)(ze)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)熔(rong)(rong)敷(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鉻(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)圖(tu)5-4中(zhong)(zhong)e點(dian)(dian)(dian)(dian)，如(ru)果母(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)熔(rong)(rong)合比(bi)仍(reng)為(wei)(wei)30％～40％（即(ji)焊(han)(han)縫位(wei)于(yu)(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)(zhong)fe線(xian)(xian)段中(zhong)(zhong)k、l兩(liang)點(dian)(dian)(dian)(dian)），焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)為(wei)(wei)單相(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)，也(ye)易使(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)產(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)紋。
這三種不同牌號(hao)的不銹鋼焊(han)條，其焊(han)條熔敷金屬(shu)的鉻鎳(nie)當(dang)量見表5-4。
綜上分(fen)(fen)析，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接12Cr18Ni9不(bu)(bu)銹鋼(gang)與(yu)Q235鋼(gang)時(shi)，若不(bu)(bu)加(jia)填充金(jin)(jin)屬(shu)或用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)采用A102焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)不(bu)(bu)可避免地要出現脆(cui)硬的(de)(de)馬氏(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，導致焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)產生裂紋。用A307焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)熔(rong)合(he)(he)比要控(kong)制(zhi)在30％以下，才能獲(huo)得較(jiao)為(wei)(wei)理想奧(ao)氏(shi)體＋鐵素體雙相(xiang)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)。用A407焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)單相(xiang)奧(ao)氏(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接接頭也(ye)有形成熱裂紋的(de)(de)傾向。根據以上分(fen)(fen)析可知，由于(yu)珠(zhu)光(guang)體鋼(gang)的(de)(de)稀釋作用，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)成分(fen)(fen)和(he)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)會發生很大變化。但(dan)是通過焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接方法和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)的(de)(de)選擇(ze)以及對母材(cai)金(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)合(he)(he)比的(de)(de)控(kong)制(zhi)，可以在相(xiang)當(dang)寬的(de)(de)范(fan)圍(wei)內調整焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)成分(fen)(fen)和(he)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)。
2. 焊縫邊緣(yuan)的(de)成分過渡層
焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬熔(rong)(rong)池邊(bian)緣，金(jin)(jin)(jin)屬在液態持續(xu)時間最短，溫度(du)(du)也較(jiao)熔(rong)(rong)池中(zhong)部低，液體(ti)(ti)(ti)(ti)金(jin)(jin)(jin)屬流(liu)動性(xing)較(jiao)差，容易結(jie)晶形成(cheng)固態。由于(yu)珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)鋼一(yi)(yi)側與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼焊接材(cai)料(liao)的(de)化學成(cheng)分(fen)和填充金(jin)(jin)(jin)屬不能充分(fen)混合(he)，在此側的(de)焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬中(zhong)珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)鋼所占份(fen)額增(zeng)大(da)，且越(yue)靠近(jin)熔(rong)(rong)合(he)線稀(xi)釋程度(du)(du)就(jiu)越(yue)大(da)。而在焊縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬熔(rong)(rong)池中(zhong)心(xin)，其稀(xi)釋程度(du)(du)就(jiu)小。這樣，在珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)鋼與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)型不銹鋼焊接時，相鄰(lin)珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)一(yi)(yi)側熔(rong)(rong)合(he)線的(de)焊縫(feng)中(zhong)存在一(yi)(yi)個(ge)成(cheng)分(fen)梯度(du)(du)很大(da)的(de)過渡層。在過渡層中(zhong)存在一(yi)(yi)層馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織，硬度(du)(du)很高，形成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)高硬度(du)(du)的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)脆性(xing)層，有可能使熔(rong)(rong)合(he)區(qu)遭到破壞，降低了焊接結(jie)構的(de)可靠性(xing)。
過(guo)(guo)渡層(ceng)的(de)形成與焊(han)接(jie)參數有(you)(you)很大(da)(da)關系：當(dang)(dang)選用(yong)大(da)(da)的(de)熱輸入(ru)進(jin)行焊(han)接(jie)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，焊(han)接(jie)電(dian)流(liu)很大(da)(da)，焊(han)接(jie)速度慢，焊(han)縫(feng)金屬熔池邊(bian)緣(yuan)高(gao)溫停(ting)(ting)留時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間延長。增加熔池邊(bian)緣(yuan)高(gao)溫停(ting)(ting)留時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)間，有(you)(you)助(zhu)于增加熔池邊(bian)緣(yuan)液(ye)態(tai)金屬的(de)流(liu)動性(xing)(xing)(xing)和(he)拌(ban)攪作用(yong)，使(shi)過(guo)(guo)渡層(ceng)的(de)寬度減小。同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)馬氏體(ti)(ti)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)層(ceng)與過(guo)(guo)渡層(ceng)里含鎳量有(you)(you)關：當(dang)(dang)過(guo)(guo)渡層(ceng)中(zhong)w（Ni）低于5％～6％時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，將產生馬氏體(ti)(ti)組織如圖5-5所示。從圖中(zhong)可以看出，脆(cui)性(xing)(xing)(xing)層(ceng)寬度B與焊(han)縫(feng)中(zhong)鎳含量成反(fan)比(bi)。當(dang)(dang)填(tian)充金屬選用(yong)H08Cr21Ni10時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，脆(cui)性(xing)(xing)(xing)層(ceng)寬度為B1，是(shi)比(bi)較大(da)(da)的(de)；當(dang)(dang)采(cai)用(yong)Cr15Ni25Mo6 填(tian)充金屬時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，此(ci)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)層(ceng)寬度縮小到B3；當(dang)(dang)使(shi)用(yong)鎳基焊(han)接(jie)材料時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，脆(cui)性(xing)(xing)(xing)層(ceng)將會完全消失(shi)。
3. 熔合(he)區的碳擴散(san)
奧(ao)氏(shi)(shi)體型不(bu)銹鋼(gang)(gang)與珠光體鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)成(cheng)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭，在焊(han)(han)(han)后熱處(chu)理或高(gao)溫運行服役時，其(qi)熔合區附近會發生(sheng)碳由珠光體鋼(gang)(gang)母(mu)材向奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)縫的擴散。在碳化物形成(cheng)元素含量(liang)低的珠光體鋼(gang)(gang)一側(ce)產生(sheng)脫碳層，而相鄰的奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)縫一側(ce)產生(sheng)增碳層。
碳(tan)(tan)擴散的(de)結果，熔合區(qu)的(de)珠光體(ti)組織由于碳(tan)(tan)含量降低(di)而轉變(bian)為(wei)鐵(tie)素(su)體(ti)組織導致軟化，且在(zai)高溫的(de)長(chang)(chang)(chang)時(shi)間(jian)作用下，鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒還(huan)會顯著地長(chang)(chang)(chang)大(da)；同時(shi)增碳(tan)(tan)層中的(de)碳(tan)(tan)化物(wu)也變(bian)得粗大(da)，硬(ying)度非常高。焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)在(zai)這種軟硬(ying)交接(jie)(jie)層的(de)抗(kang)蠕變(bian)性能(neng)大(da)大(da)降低(di)，在(zai)高溫下長(chang)(chang)(chang)時(shi)間(jian)服役，交接(jie)(jie)處(chu)會出現蠕變(bian)孔洞并(bing)逐(zhu)漸發展(zhan)成為(wei)顯微裂(lie)紋，最后導致焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)斷(duan)裂(lie)失(shi)效。
此(ci)外，若提高奧氏體不銹鋼與珠(zhu)光體鋼焊縫(feng)中的鎳(nie)含(han)量，就(jiu)可以減輕碳從珠(zhu)光體鋼母材向奧氏體不銹鋼焊縫(feng)金屬中的擴散(san)遷移(yi)。若選用(yong)鎳(nie)基合金作為填充(chong)金屬，這種(zhong)碳的擴散(san)遷移(yi)就(jiu)不存在。
4. 熔合(he)區的熱應力
焊(han)(han)態的(de)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)通常都存很大的(de)殘余(yu)應(ying)力(li)(li)，焊(han)(han)縫及其附近的(de)金(jin)屬處于拉應(ying)力(li)(li)狀態，其余(yu)部(bu)分的(de)金(jin)屬受到壓(ya)應(ying)力(li)(li)的(de)作用。然而在(zai)異種(zhong)鋼(gang)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)中，由(you)于奧氏體(ti)不銹鋼(gang)的(de)線脹系(xi)數(shu)比珠光體(ti)鋼(gang)大，從而導(dao)致焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)殘余(yu)應(ying)力(li)(li)增大。這樣，異種(zhong)鋼(gang)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)在(zai)高溫下(xia)長時間運行(xing)期間，更突出的(de)表(biao)現在(zai)運行(xing)溫度波動（特(te)別是開、停車）時，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)處于熱疲勞狀態。如果采用鎳(nie)(nie)基合金(jin)作為填充材料(liao)，由(you)于鎳(nie)(nie)基合金(jin)的(de)熱脹系(xi)數(shu)與珠光體(ti)鋼(gang)相(xiang)近，在(zai)珠光體(ti)鋼(gang)母材一側，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)殘余(yu)應(ying)力(li)(li)就可(ke)能減少。
根據以上分(fen)析可見，以奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)為填(tian)充(chong)金(jin)屬焊接奧(ao)(ao)氏體(ti)-珠光體(ti)異(yi)種材料副時，成分(fen)不(bu)均(jun)勻所導致的脆性過渡(du)層、碳擴散問(wen)題(ti)以及(ji)膨(peng)脹(zhang)系數所導致的溫(wen)度差應力和變溫(wen)疲(pi)勞問(wen)題(ti)均(jun)發生在珠光體(ti)鋼(gang)一(yi)側焊縫的熔合區，因而成為矛(mao)盾的焦點。大量的失效案例均(jun)證明(ming)了這一(yi)點。
5. 延(yan)遲紋
氫在不同的組織中，其溶解度和擴散系數也不同且與溫度有關。例如，當溫度為500℃時，氫在奧氏體組中溶解度為4cm3／100g，而在鐵素體組織中為0.75cm3／100g；在溫度為100℃時，氫在奧氏體組織中溶解度降到0.9cm3／100g；而在鐵素體組織中的溶解度只有0.2cm3／100g。氫在奧氏體的擴散率可比其在鐵素體中小二、三個數量級。在異種金屬焊接時珠光體鋼一側的熔合線區，奧氏體焊縫中大量過飽和氫不易直接向大氣逸出，而是向擴散系數大得多的珠光體鋼中擴散，造成珠光體鋼中擴散氫的聚集，從而為延遲裂紋創造了條件。因此，異種鋼焊接接頭珠光體鋼的冷裂紋的傾向應當比同種鋼焊接時更為嚴重，特別是當成分過渡區中有較厚的馬氏體脆性層時尤為突出。
