不銹鋼及耐熱耐蝕合金焊接的熱裂紋問題研究

不銹鋼及耐熱耐蝕合金以其具有的防銹、耐腐蝕、抗氧化和耐高溫等特點，廣泛應用于石油、化工、航空、航天、核能、冶金、電力、交通運輸、紡織和電子等部門。由于它們含有的合金元素多、組織結構復雜等給焊接帶來了很大困難，特別是焊接熱裂紋問題更為人們所關注。

　　熱裂紋通常包括3種，在焊縫金屬中生成的熱裂紋稱為凝固裂紋，在熱影響區或多層焊焊道的再加熱區產生的熱裂紋稱為液化裂紋;這兩類裂紋都是在液相和固相共存的高溫區域，并在熱應變的作用下產生的。第三種是低塑性裂紋，這類裂紋產生的溫度較低，它的出現與液相無關，通常處在熱影響區的粗晶區。

　　在不銹鋼焊接過程中，焊縫金屬的凝固裂紋是一個很大的問題，凝固裂紋的敏感性與δ鐵素體的含量有依存關系，鐵素體含量在5%～20%范圍內時，裂紋的敏感性*小，單一的γ相或鐵素體含量在40%以上時，裂紋的敏感性顯著增加。通過改變焊縫金屬的化學成分及調整熔合比，使焊縫金屬中的鐵素體量在幾個百分數范圍內，就可以避免凝固裂紋的產生。

　　在各種鎳基合金中，因康鎳625或718的脆性溫度區間比哈斯特洛依X或C-276要大些，故前者的凝固裂紋敏感性高些，這是因為它們都含有較多的合金元素Nb，Nb是形成NbC、γ相(Ni3Nb)和Laves相的元素。采用這一成分的合金焊接時，在*后的凝固區域內易于形成γ/NbC或γ/Laves相的共晶，這些共晶的熔點低，故易于產生凝固裂紋。除了Nb之外，C和Si也是增加凝固裂紋敏感性的元素。另外，當母材中存在未固溶的NbC時，在γ/NbC界面上會產生液化，伴隨著晶界的液化也會出現液化裂紋。

　　綜上所述，在不銹鋼及耐熱耐蝕合金中各種焊接熱裂紋的產生除了與材料本身的合金成分和組織有關系外 ，材料中的夾雜物及溶質元素如P、S、Pb、Sn、Zn等也起著重要的作用，它們導致了低熔點物質的產生，致使殘留液相覆蓋在晶界周圍，在很小的熱應變作用下就出現開裂現象。對于奧氏體-鐵素體不銹鋼焊縫而言，鐵素體量對凝固裂紋的敏感性有重要影響;而對于純奧氏體不銹鋼焊縫來說，P+S的含量對其BTR有明顯影響，其含量越低，熱裂紋敏感性越小。在鎳基耐熱耐蝕合金的焊接中，Nb、C、Si等元素易于形成低熔點共晶，因而增加了凝固裂紋敏感性;P、S等雜質在晶界的偏析也助長了熱裂紋的形成。