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材料，大大降低設備的成本，所以得到廣泛采用。
異種(zhong)鋼焊(han)接時，每一種(zhong)（側）母材(cai)受(shou)到(dao)焊(han)接熱(re)循(xun)環(huan)而(er)發(fa)生的(de)(de)組織轉變以及隨之可能出現的(de)(de)各種(zhong)焊(han)接問題(ti)，如淬火(huo)硬化(hua)、退火(huo)或回火(huo)軟化(hua)、冷裂紋(wen)(wen)、再熱(re)裂紋(wen)(wen)、液化(hua)裂紋(wen)(wen)等(deng)，都和同(tong)種(zhong)材(cai)料焊(han)接時基本相同(tong)，因(yin)此在此不再重復。以下所要討論的(de)(de)異種(zhong)鋼焊(han)接性問題(ti)只是集中于焊(han)縫(feng)和熔合區。因(yin)為這里的(de)(de)金屬成分組成十分復雜，受(shou)到(dao)兩種(zhong)不同(tong)成分的(de)(de)母材(cai)和第三種(zhong)成分的(de)(de)填充材(cai)料的(de)(de)共同(tong)制約，且又受(shou)到(dao)焊(han)接工藝的(de)(de)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（A）與珠光體(ti)鋼（B）焊接時，焊縫(feng)(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)平均成分由兩種(zhong)不同類型的(de)(de)(de)母(mu)材(cai)（A和B）同填充金(jin)(jin)屬(shu)（C）混合(he)(he)所組成。由于(yu)珠光體(ti)鋼中(zhong)不含(han)有(you)或僅含(han)有(you)少(shao)量的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)元素，若它溶入(ru)焊縫(feng)(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)份額(e)增大，則(ze)會沖淡焊縫(feng)(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)濃(nong)度，從而改變焊縫(feng)(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)化學成分和組織狀態，這種(zhong)現象(xiang)稱為母(mu)材(cai)對焊縫(feng)(feng)(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)稀釋作用。
對(dui)于奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼與珠光體(ti)鋼的焊(han)(han)縫(feng)(feng)，希(xi)望母材在焊(han)(han)縫(feng)(feng)金屬中所占比例要小，即(ji)稀(xi)釋度(du)小一些而且要求熔(rong)(rong)合比穩定，其(qi)目(mu)的是減少焊(han)(han)縫(feng)(feng)裂紋，保證焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的性能(neng)。影響焊(han)(han)縫(feng)(feng)稀(xi)釋程度(du)的因(yin)素很多，有焊(han)(han)縫(feng)(feng)形狀、焊(han)(han)接(jie)(jie)電流、電弧電壓、焊(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)等。焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法不(bu)同對(dui)焊(han)(han)縫(feng)(feng)稀(xi)釋程度(du)影響很大，圖5-3所示列(lie)出了幾種焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法可獲得熔(rong)(rong)合比的范圍。
在Q235鋼(gang)(gang)與(yu)12Cr18Ni9 不銹鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)縫(feng)金屬中，如果(guo)由于(yu)焊(han)縫(feng)的(de)過分稀釋，可使焊(han)縫(feng)中熔(rong)合比（％）奧氏(shi)體形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)不足，結果(guo)在焊(han)縫(feng)中出現馬氏(shi)圖(tu)(tu)5-3 焊(han)接方法對熔(rong)合比的(de)影響體組(zu)織，使焊(han)接接頭的(de)脆(cui)性增大，導致(zhi)焊(han)接接頭形(xing)成(cheng)(cheng)裂(lie)紋。可以(yi)借助于(yu)圖(tu)(tu)5-4不銹鋼(gang)(gang)（舍夫勒）組(zu)織圖(tu)(tu)來討論分析，首先將鋼(gang)(gang)的(de)各合金元素(su)含量(liang)按下(xia)列公式折算成(cheng)(cheng)鉻當(dang)量(liang)和鎳當(dang)量(liang)：鉻當(dang)量(liang)Cra（％）＝w（Cr）＋w（Mo）＋1.5w（Si）＋0.5w（Nb）；鎳當(dang)量(liang)Ni。g＝w（Ni）＋30w（C）＋0.5w（Mn）。再在圖(tu)(tu)5-4找出相應的(de)點，即可知該鋼(gang)(gang)焊(han)縫(feng)的(de)正(zheng)常冷卻組(zu)織中的(de)相組(zu)成(cheng)(cheng)。
例如(ru)，12Cr18Ni9鋼(gang)與Q235鋼(gang)沒有焊接(jie)以前，經過鉻(ge)當量和鎳當量的計算，見表5-3。分別為(wei)圖(tu)5-4中的a、b兩點，如(ru)果(guo)不加填充金屬(shu)進(jin)行鎢極氬(ya)弧焊，假(jia)定這兩種金屬(shu)熔入焊道的中比例各為(wei)一(yi)半，其熔合比分別是50％，則在圖(tu)5-4中可找到對應(ying)的f點。從圖(tu)中可以看出f點所(suo)處(chu)焊縫(feng)金屬(shu)的位置為(wei)馬氏體組(zu)(zu)(zu)織(zhi)。眾所(suo)周(zhou)知(zhi)，馬氏體組(zu)(zu)(zu)織(zhi)是一(yi)個又脆又硬的組(zu)(zu)(zu)織(zhi)，容易使焊縫(feng)產生裂(lie)紋。
采用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)(shi)，對常用(yong)的(de)(de)(de)(de)幾種焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)(shu)進行過鉻(ge)(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)計算，計算結果見表5-4。首(shou)先(xian)選用(yong)不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)牌號(hao)A102（E308型(xing)）作為(wei)(wei)(wei)填充金(jin)(jin)屬(shu)(shu)，其鉻(ge)(ge)、鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)對應于圖(tu)(tu)5-4中(zhong)(zhong)c點。此(ci)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)這兩(liang)種材(cai)(cai)(cai)(cai)料時(shi)(shi)(shi)，假定(ding)這兩(liang)種母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)熔(rong)入(ru)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)(zhong)數(shu)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)同(tong)，即兩(liang)種母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)混合(he)(he)熔(rong)化(hua)后鉻(ge)(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)仍為(wei)(wei)(wei)原來(lai)的(de)(de)(de)(de)f點，則當(dang)(dang)母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)合(he)(he)比發生(sheng)(sheng)變化(hua)時(shi)(shi)(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)沿fc線(xian)段各點移動而(er)變化(hua)。當(dang)(dang)母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)熔(rong)合(he)(he)比為(wei)(wei)(wei)40％時(shi)(shi)(shi)，即兩(liang)種母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)(zhong)各占20％的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)時(shi)(shi)(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)于g點；當(dang)(dang)母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)合(he)(he)比為(wei)(wei)(wei)30％時(shi)(shi)(shi)為(wei)(wei)(wei)h點，此(ci)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)組織(zhi)為(wei)(wei)(wei)奧氏體＋馬氏體，焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍有(you)形成裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)(neng)。在(zai)完全相(xiang)(xiang)同(tong)和(he)條(tiao)件下(xia)，若改變焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)(shu)成分(fen)，用(yong)A307牌號(hao)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)（即E309型(xing)）進行施(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)，則焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鉻(ge)(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)圖(tu)(tu)5-4中(zhong)(zhong)d點。如(ru)果母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)合(he)(he)比為(wei)(wei)(wei)40％，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)于圖(tu)(tu)5-4中(zhong)(zhong)i點，此(ci)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)接(jie)(jie)近為(wei)(wei)(wei)全部奧氏體組織(zhi)，也(ye)有(you)可(ke)能(neng)(neng)產生(sheng)(sheng)裂(lie)紋(wen)(wen)；若熔(rong)合(he)(he)比為(wei)(wei)(wei)30％，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)于圖(tu)(tu)5-4中(zhong)(zhong)j點，此(ci)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)含有(you)體積分(fen)數(shu)為(wei)(wei)(wei)2％的(de)(de)(de)(de)鐵素體的(de)(de)(de)(de)奧氏體組織(zhi)，對抗裂(lie)性和(he)耐蝕性都是有(you)利(li)的(de)(de)(de)(de)。若采用(yong)A407焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)（E310型(xing)）施(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)，則焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鉻(ge)(ge)和(he)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)圖(tu)(tu)5-4中(zhong)(zhong)e點，如(ru)果母(mu)材(cai)(cai)(cai)(cai)熔(rong)合(he)(he)比仍為(wei)(wei)(wei)30％～40％（即焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)位于圖(tu)(tu)5-4中(zhong)(zhong)fe線(xian)段中(zhong)(zhong)k、l兩(liang)點），焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)為(wei)(wei)(wei)單相(xiang)(xiang)奧氏體組織(zhi)，也(ye)易使焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭產生(sheng)(sheng)裂(lie)紋(wen)(wen)。
這三(san)種不同(tong)牌(pai)號的(de)不銹鋼焊(han)條(tiao)，其焊(han)條(tiao)熔敷金(jin)屬的(de)鉻(ge)鎳(nie)當(dang)量見表5-4。
綜上(shang)(shang)分析(xi)，焊(han)(han)接(jie)12Cr18Ni9不銹鋼(gang)與Q235鋼(gang)時(shi)，若不加填充金(jin)屬(shu)(shu)或用焊(han)(han)條(tiao)(tiao)電弧(hu)焊(han)(han)采用A102焊(han)(han)條(tiao)(tiao)施(shi)焊(han)(han)時(shi)，焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)不可避(bi)免(mian)地要(yao)出現脆硬的(de)(de)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，導致焊(han)(han)縫產(chan)生(sheng)裂紋。用A307焊(han)(han)條(tiao)(tiao)施(shi)焊(han)(han)時(shi)，焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)熔合(he)比要(yao)控(kong)制(zhi)(zhi)在30％以下，才能獲得較為(wei)(wei)理想(xiang)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)＋鐵素(su)體(ti)(ti)雙相組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)。用A407焊(han)(han)條(tiao)(tiao)施(shi)焊(han)(han)，焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)為(wei)(wei)單相奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭也有形成(cheng)熱裂紋的(de)(de)傾向。根據以上(shang)(shang)分析(xi)可知，由(you)于(yu)珠光體(ti)(ti)鋼(gang)的(de)(de)稀釋作用，焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)成(cheng)分和組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)會發生(sheng)很大變化。但是通(tong)過焊(han)(han)接(jie)方法和焊(han)(han)接(jie)材料的(de)(de)選擇以及對母材金(jin)屬(shu)(shu)熔合(he)比的(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)，可以在相當寬的(de)(de)范圍內調整(zheng)焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)成(cheng)分和組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)。
2. 焊縫邊(bian)緣(yuan)的成分過渡層
焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)邊(bian)緣，金(jin)(jin)屬(shu)在(zai)(zai)液(ye)態(tai)持(chi)續時(shi)間(jian)最短，溫(wen)度(du)(du)也較熔(rong)(rong)(rong)池(chi)中(zhong)部低，液(ye)體(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)流(liu)動性(xing)較差，容易結晶(jing)形成(cheng)固態(tai)。由于珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)一側(ce)與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接材料的(de)化學成(cheng)分和(he)填充金(jin)(jin)屬(shu)不(bu)能充分混合，在(zai)(zai)此側(ce)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)所(suo)占份額增大，且越靠近熔(rong)(rong)(rong)合線(xian)稀釋(shi)程(cheng)度(du)(du)就越大。而(er)在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)(rong)(rong)池(chi)中(zhong)心，其稀釋(shi)程(cheng)度(du)(du)就小。這樣，在(zai)(zai)珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接時(shi)，相(xiang)鄰珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)一側(ce)熔(rong)(rong)(rong)合線(xian)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)一個成(cheng)分梯度(du)(du)很(hen)大的(de)過(guo)渡層(ceng)(ceng)。在(zai)(zai)過(guo)渡層(ceng)(ceng)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)一層(ceng)(ceng)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織，硬度(du)(du)很(hen)高，形成(cheng)一個高硬度(du)(du)的(de)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)脆性(xing)層(ceng)(ceng)，有可能使熔(rong)(rong)(rong)合區遭到破壞，降低了焊(han)(han)(han)接結構的(de)可靠性(xing)。
過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的形成與焊接(jie)參數有(you)很大關系：當(dang)選(xuan)用(yong)大的熱(re)輸(shu)入進行焊接(jie)時(shi)(shi)，焊接(jie)電(dian)流很大，焊接(jie)速度(du)慢(man)，焊縫金(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)池邊緣(yuan)高溫停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間延長。增加(jia)熔(rong)池邊緣(yuan)高溫停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間，有(you)助于增加(jia)熔(rong)池邊緣(yuan)液態金(jin)(jin)屬(shu)的流動性(xing)和拌攪作用(yong)，使過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的寬(kuan)度(du)減小(xiao)。同時(shi)(shi)馬(ma)氏體脆(cui)(cui)(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)與過渡層(ceng)(ceng)(ceng)里含鎳(nie)量有(you)關：當(dang)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)中w（Ni）低于5％～6％時(shi)(shi)，將產生(sheng)馬(ma)氏體組(zu)織如圖5-5所示。從圖中可以看(kan)出(chu)，脆(cui)(cui)(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)寬(kuan)度(du)B與焊縫中鎳(nie)含量成反比。當(dang)填(tian)(tian)充金(jin)(jin)屬(shu)選(xuan)用(yong)H08Cr21Ni10時(shi)(shi)，脆(cui)(cui)(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)寬(kuan)度(du)為B1，是比較大的；當(dang)采(cai)用(yong)Cr15Ni25Mo6 填(tian)(tian)充金(jin)(jin)屬(shu)時(shi)(shi)，此時(shi)(shi)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)寬(kuan)度(du)縮小(xiao)到B3；當(dang)使用(yong)鎳(nie)基焊接(jie)材料時(shi)(shi)，脆(cui)(cui)(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)將會(hui)完全消失。
3. 熔(rong)合(he)區的碳(tan)擴散
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)與(yu)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)焊(han)成(cheng)焊(han)接接頭(tou)，在焊(han)后熱處理或高溫運行服(fu)役時，其(qi)熔(rong)合(he)區附近會發生碳由珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)母材向奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)擴(kuo)散。在碳化物形成(cheng)元素含量低的(de)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)一(yi)側產(chan)生脫碳層，而(er)相鄰的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)縫(feng)(feng)一(yi)側產(chan)生增(zeng)碳層。
碳擴散的(de)結(jie)果，熔合區(qu)的(de)珠(zhu)光體(ti)組(zu)(zu)織由于碳含(han)量降低而轉變(bian)為鐵(tie)素(su)(su)體(ti)組(zu)(zu)織導致(zhi)軟(ruan)化，且在(zai)高溫的(de)長時間(jian)作(zuo)用(yong)下，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)晶粒(li)還(huan)會顯(xian)著地長大(da)(da)；同時增碳層中(zhong)的(de)碳化物(wu)也變(bian)得粗大(da)(da)，硬(ying)度(du)非常高。焊接接頭在(zai)這種(zhong)軟(ruan)硬(ying)交(jiao)(jiao)接層的(de)抗蠕(ru)變(bian)性(xing)能大(da)(da)大(da)(da)降低，在(zai)高溫下長時間(jian)服役，交(jiao)(jiao)接處會出(chu)現蠕(ru)變(bian)孔(kong)洞并逐(zhu)漸(jian)發展(zhan)成(cheng)為顯(xian)微裂紋，最后導致(zhi)焊接接頭斷裂失效。
此外，若提高奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)與珠(zhu)光體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)焊縫中(zhong)的鎳(nie)含量(liang)，就可以減輕碳(tan)從珠(zhu)光體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)母材向奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊縫金屬(shu)中(zhong)的擴(kuo)散遷移(yi)。若選用(yong)鎳(nie)基合(he)金作為填充金屬(shu)，這種(zhong)碳(tan)的擴(kuo)散遷移(yi)就不存(cun)在。
4. 熔合區的(de)熱應力
焊(han)(han)態(tai)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)通常都(dou)存很大(da)的(de)(de)殘(can)余(yu)應力(li)，焊(han)(han)縫及其附近的(de)(de)金屬(shu)處于拉應力(li)狀態(tai)，其余(yu)部分的(de)(de)金屬(shu)受到壓應力(li)的(de)(de)作(zuo)用。然(ran)而在(zai)異種鋼(gang)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)中，由于奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)線脹系數比珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)大(da)，從而導致焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)殘(can)余(yu)應力(li)增大(da)。這樣(yang)，異種鋼(gang)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)在(zai)高溫(wen)下長時(shi)間運行期間，更突(tu)出(chu)的(de)(de)表現在(zai)運行溫(wen)度波動（特別(bie)是開(kai)、停車）時(shi)，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)處于熱疲勞(lao)狀態(tai)。如果采用鎳(nie)基(ji)合金作(zuo)為填充材料，由于鎳(nie)基(ji)合金的(de)(de)熱脹系數與(yu)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)相近，在(zai)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)鋼(gang)母材一側，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)殘(can)余(yu)應力(li)就可能(neng)減(jian)少。
根據以上分析可(ke)見(jian)，以奧氏(shi)體不銹鋼為填充金屬焊(han)接奧氏(shi)體-珠光(guang)(guang)體異種材料副時(shi)，成(cheng)分不均(jun)(jun)勻所(suo)導(dao)致的(de)脆(cui)性過渡層、碳擴散問題以及(ji)膨脹(zhang)系數(shu)所(suo)導(dao)致的(de)溫度差應(ying)力(li)和變溫疲(pi)勞問題均(jun)(jun)發生在珠光(guang)(guang)體鋼一側(ce)焊(han)縫(feng)的(de)熔合區，因而(er)成(cheng)為矛盾的(de)焦點。大量的(de)失效案(an)例均(jun)(jun)證明(ming)了這一點。
5. 延遲紋
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。
