低合金耐蚀钢的焊接性

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第523页（1836字）

1．耐候钢、耐海水腐蚀用钢

在耐候钢、耐海水腐蚀用钢中，除了含P外，化学成分与低合金热轧钢没有什么差别。Cu虽然促使形成热裂纹，但由于含量低，仅为0．2%～0．4%，加之C含量低，焊缝中一般不产生热裂纹。P是增加钢材冷脆倾向的元素，但由于C+P的总量≤0．25%，也不会引起接头的冷脆倾向。因此这类钢的焊接性比较好。

在选择焊接材料时除了满足强度要求外，在耐腐蚀性方面须与母材相匹配。对于含P低合金耐蚀钢，从焊接性和韧性出发，焊缝含碳量应严格限制在0．12%以下，并希望(C+P)≤0．25%。因为P易在焊缝金属晶界上偏析而促使形成晶间裂纹，还可使近缝区的硬度增加，降低接头区的塑性和韧性，增大冷裂纹的敏感性。即使对含碳量严格限制后，仍然希望能添加细化晶粒的合金元素，并尽可能避免在大拘束度条件下焊接，采用小的焊接线能量。焊缝金属可以用P合金化(如J507CuP焊条)；也可以不用P合金化，此时主要是采用Ni－Cu或Ni－Cr－Cu合金(如J507NiCu焊条)。

2．耐石油腐蚀用钢

世界各国的耐石油腐蚀用钢分为两类：Cr－Mo系的珠光体耐热钢和含Al的低合金耐蚀钢。由于Al含量的不同，含Al钢可分为三种：一是含Al≤0．5%的钢种，如09AlVTiCu和08AlMoV等；二是含Al=1%左右的钢种；三是含Al=2%～3%的钢种。

含Al钢的焊接性与Al含量密切相关。Al≤1%的含铝钢焊接性好，这种钢的Al含量不高，C含量很低，合金元素总含量不超过5%，组织为铁素体+少量珠光体。强度级别为294～392MPa，具有良好的塑性和韧性，焊接过程中淬硬倾向很小。一般焊前不预热，焊后也不进行热处理，可按16Mn的要求进行焊接。

含Al钢在焊接中应注意以下问题：

(1)焊缝金属的合金化 含Al钢耐蚀性很好，但焊缝的耐蚀性须与母材相匹配。焊材选择有两个途径：一是焊缝金属与母材同成分，以保证具有相同的耐蚀性；二是采用其他合金元素成分，但应保证焊缝金属具有与母材相同的耐蚀性。

手工电弧焊时Al极易被氧化，铝氧化之后使金属氧化物还原，使焊缝金属增Si、增C等，影响焊缝金属的性能。而且，Al₂O₃进入熔渣后会影响焊接工艺性及焊缝成形。铝虽然过渡到焊缝中不多，但母材中的铝熔入到焊缝中之后，使焊缝金属铁素体粗大，形成方向性很强的柱状晶，使焊缝金属的性能降低。

实际上，含铝钢焊缝金属一般采用不含Al的Cr-Mo－V系焊条，组织为铁素体+珠光体。也可以采用Cr－Ni奥氏体焊条和采用含铝的高Mn奥氏体焊条(Fe－Al－Mn系)。含铝钢焊缝金属只要保证具有与母材同等耐蚀性能即可，成分不一定保持与母材相同。

(2)焊接接头脆化 含Al钢焊接接头的脆化机制不同于一般的低合金高强钢，不是由于脆硬组织引起的。含Al较高的钢材淬硬倾向很小，焊接时不需预热和后热，但焊后接头仍然变脆。含Al钢焊接接头的脆化主要发生在焊缝和热影响区，脆化原因与含Al量高有关。

当焊缝中含Al量高时，会生成粗大的铁素体组织而使焊缝变脆，可选用非同质的焊材来降低焊缝中的含Al量。热影响区脆化的原因主要是由于生成了粗大晶粒的“铁素体带”(又称“脱碳层”)^［2，13］，这种“铁素体带”的形成与异种钢焊接时碳由珠光体一侧向奥氏体焊缝扩散迁移形成的脱碳层类似，不同之处是含铝钢中Al的存在增大了碳的活度。

“铁素体带”急剧降低接头的冲击韧性或冷弯角，母材含铝量越高，“铁素体带”的形成越容易，接头脆化越严重。含铝钢焊接中，当Al≤1%时，不易出现这种“铁素体带”；当Al≥2%～3%时，须选择特殊焊条(Mn23Al3Si2Mo系铁素体+奥氏体焊条)施焊，才能避免“铁素体带”的产生。