铬系马氏体不锈钢的焊接性

铬系马氏体不锈钢有：1Cr13、2Cr13、3Cr13、Y3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、3Cr16、7Cr17等钢种，这些钢种是铬从11.5％～18％按其耐蚀性派生出来的。铬是铁素体形成元素，为了保持马氏体组织，较高的铬需要较多的碳含量，以使在热处理后形成马氏体。马氏体不锈钢在临界(AC3)温度以上是面心立方的奥氏体组织，在快速冷却到临界温度以下时，奥氏体转变为体心立方的马氏体。组织的转变引起体积变化，产生应力，从而提高了硬度和降低塑性。这一特性对于焊接接头的影响尤其重要，因此焊后在热影响区容易引起裂纹。特别是电弧焊时，熔池因吸氢的作用，刚度大的结构焊后经过一定的潜伏期，氢将引起焊缝和熔合区的延迟(冷)裂纹。与碳钢、低合金钢相比，氢的扩散速度缓慢，约为碳钢的1/10～1/25，延迟裂纹焊后5天之内仍应注意，可能发生开裂。

铬系马氏体不锈钢随着碳含量的增加，焊接接头的冷裂绞倾向加大。所以用来制造焊接结构的多数是1Cr13、2Cr13等马氏体不锈钢，含碳更高的3Cr13、4Cr13等冷裂纹倾向更强，一般不能焊接。

已知Cr13型不错钢中C+N的含量的增加，硬化加强，裂纹倾向加剧。图1是马氏体不锈钢用斜Y型坡口铁研式裂纹试验的裂纹敏感性和C+N总含量的关系。由图可见降低C+N可以显著改善Cr13型马氏体不锈钢的焊接延迟裂纹的敏感性。

图1  马氏体不锈钢裂纹敏感性和C,N的关系

1Cr13马氏体不锈钢，实际上是半马氏体组织，在焊接热影响区近缝区会形成粗大铁素体及沿晶界析出的碳、氮化物，塑韧性显著降低。因此在采用同质焊材时，焊材中应添加Nb、Ti、Al等合金元素，可细化晶粒，提高焊缝金属的塑韧性，防止裂纹的产生。