不锈钢的焊缝组织图

出处：按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第861页（1590字）

不锈钢焊缝中的铁素体起着极其重要的作用，特别是奥氏体不锈钢和铁素体－奥氏体双相不锈钢的焊缝组织。奥氏体不锈钢焊缝中，常常需要形成一定量的铁素体(通常是4%～12%)以防止焊缝产生凝固裂纹。双相钢中的铁素体对提高耐蚀性特别是耐应力腐蚀破裂和耐孔蚀是至关重要的。而在双相不锈钢焊缝中又必须限制过多的铁素体(＞70%)，以保持焊缝金属具有足够需要的塑韧性和耐蚀性。因此在这两种情况下，都要严格控制铁素体量。而某些在低温环境及特殊腐蚀介质中使用的奥氏体钢焊缝中的铁素体要求尽量降低。现在已经把焊接时快速冷却形成的不锈钢的焊缝组织与合金元素的铬当量(Creq)和镍当量(Nieq)值的关系图：Schaeffler图、Delong图和WRC图，用做不同情况下预言焊缝组织、设计焊材成分和根据焊缝化学成分分析结果评定焊缝质量的重要依据。各组织图的铬、镍当量计算公式列于表1－2中。

表1－2 铬和镍当量计算公式

Schaeffler图(图1－3)是最早的焊缝组织图，它适用于常规的不锈钢焊后自然状态的焊缝，其精确度为±4%。

图1－3 Schaeffler图

Delong图(图1－4)是在Schaeffler图的基础上改进的，此图加入了奥氏体形成元素N₂的作用，更适合于气体保护焊及含氮或控氮不锈钢的焊缝组织。Delong图还进一步改进了估算铁素体含量的精确度(2%)，特别是对含有比正常氮含量高的熔敷金属。Delong图以铁素体序数(FN)表示焊缝的铁素体量，FN最大到18FN，不能满足不断发展的要求，特别是高铁素体的双相钢及其焊缝组织的要求。

图1－4 Delong图

WRC(1992)图(图1－5)以铁素体序数FN表示铁素体含量，此图是最新的估算铁素体的组织图，该图已把FN扩大到100FN(相当80%的铁素体)被认为适合于判断300系列奥氏体及双相不锈钢焊缝组织中的铁素体含量。Schaeffler、Delong、WRC图是历年来根据焊缝金属的奥氏体形成元素C、N、Mn、Ni，以及铁素体形成元素Cr、Mo、Si、Nb等对形成铁素体的作用，计算镍、铬当量，绘制相应的组织图，这些图是在不同时期考虑了不同化学元素的影响绘制的，各有其特点，使用时应加以注意。

图1－5 WRC(1992)图

在奥氏体及双相不锈钢焊接结构中，焊缝中的铁素体的控制，根据使用条件，大致有以下界限，以FN表示：

①要求无磁性的 ≤0．1FN

②特别腐蚀要求的(如尿素级焊材)及使用于－150℃以下的环境 ≤0．5FN

③一般使用，非稳定化焊缝金属－150～+150℃ 4～12FN

④一般使用，稳定化焊缝－150～+150℃ 6～15FN

⑤在σ相形成温度范围，540～900℃ 3～8FN

⑥铁素体－奥氏体双相及超级双相不锈钢焊缝 30～70FN