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體(ti)不銹(xiu)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(yi)種(zhong)鋼焊(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi)，每一種(zhong)（側(ce)）母(mu)材(cai)(cai)(cai)受到焊(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)循(xun)環而(er)發生的(de)(de)組織轉變(bian)以及隨之可能出現的(de)(de)各種(zhong)焊(han)接(jie)(jie)問(wen)題(ti)，如(ru)淬火硬化、退火或回火軟化、冷裂紋(wen)、再熱(re)(re)裂紋(wen)、液化裂紋(wen)等，都和(he)(he)同(tong)種(zhong)材(cai)(cai)(cai)料焊(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi)基本相同(tong)，因此在(zai)此不(bu)再重復。以下所(suo)要(yao)討論的(de)(de)異(yi)種(zhong)鋼焊(han)接(jie)(jie)性(xing)問(wen)題(ti)只是集(ji)中于(yu)焊(han)縫和(he)(he)熔(rong)合(he)區。因為這里(li)的(de)(de)金屬(shu)成(cheng)(cheng)分(fen)組成(cheng)(cheng)十分(fen)復雜，受到兩種(zhong)不(bu)同(tong)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)母(mu)材(cai)(cai)(cai)和(he)(he)第(di)三(san)種(zhong)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)填充材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)共同(tong)制約(yue)，且又受到焊(han)接(jie)(jie)工藝的(de)(de)強烈影響。
1. 焊縫的成分、相組成及其調控
奧氏體不(bu)銹鋼(gang)（A）與珠光體鋼(gang)（B）焊(han)接時(shi)，焊(han)縫(feng)金(jin)屬平均成分(fen)由兩種(zhong)不(bu)同(tong)類型的(de)(de)母(mu)材（A和B）同(tong)填充金(jin)屬（C）混合所組(zu)成。由于珠光體鋼(gang)中不(bu)含(han)有或僅含(han)有少量(liang)的(de)(de)合金(jin)元素，若它溶入焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)份額增(zeng)大，則會沖淡焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)合金(jin)濃度，從(cong)而改變(bian)焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)化學成分(fen)和組(zu)織狀態，這種(zhong)現象稱為母(mu)材對焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)稀釋作用。
對于奧氏(shi)體(ti)型不銹鋼與(yu)珠光體(ti)鋼的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫，希望母材在焊(han)(han)(han)(han)縫金(jin)屬中(zhong)所占比(bi)(bi)例(li)要(yao)小，即稀(xi)(xi)釋度(du)(du)小一些而且要(yao)求熔合比(bi)(bi)穩定，其(qi)目的(de)是減(jian)少焊(han)(han)(han)(han)縫裂紋，保證焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)性能(neng)。影(ying)響焊(han)(han)(han)(han)縫稀(xi)(xi)釋程(cheng)度(du)(du)的(de)因(yin)素很多(duo)，有焊(han)(han)(han)(han)縫形狀、焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)電流、電弧電壓(ya)、焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)速度(du)(du)等。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方(fang)法(fa)不同(tong)對焊(han)(han)(han)(han)縫稀(xi)(xi)釋程(cheng)度(du)(du)影(ying)響很大，圖(tu)5-3所示列出了幾種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方(fang)法(fa)可獲得熔合比(bi)(bi)的(de)范圍(wei)。
在(zai)Q235鋼(gang)(gang)與12Cr18Ni9 不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)縫(feng)金屬中，如果由于焊(han)縫(feng)的(de)過分稀釋，可使(shi)焊(han)縫(feng)中熔合(he)比(bi)（％）奧氏體形成(cheng)元素不(bu)足，結果在(zai)焊(han)縫(feng)中出現(xian)馬(ma)氏圖5-3 焊(han)接(jie)(jie)方法對熔合(he)比(bi)的(de)影(ying)響體組織(zhi)，使(shi)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)脆(cui)性(xing)增大，導致焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭形成(cheng)裂紋(wen)。可以(yi)借助(zhu)于圖5-4不(bu)銹鋼(gang)(gang)（舍夫勒(le)）組織(zhi)圖來討論分析，首先將鋼(gang)(gang)的(de)各合(he)金元素含量(liang)按下列(lie)公式折算成(cheng)鉻當(dang)量(liang)和鎳(nie)(nie)當(dang)量(liang)：鉻當(dang)量(liang)Cra（％）＝w（Cr）＋w（Mo）＋1.5w（Si）＋0.5w（Nb）；鎳(nie)(nie)當(dang)量(liang)Ni。g＝w（Ni）＋30w（C）＋0.5w（Mn）。再在(zai)圖5-4找出相應(ying)的(de)點，即(ji)可知(zhi)該鋼(gang)(gang)焊(han)縫(feng)的(de)正常(chang)冷卻組織(zhi)中的(de)相組成(cheng)。
例如，12Cr18Ni9鋼與Q235鋼沒有焊接以前(qian)，經過鉻當(dang)量和鎳當(dang)量的(de)(de)計算(suan)，見表5-3。分別(bie)為(wei)圖5-4中(zhong)的(de)(de)a、b兩點(dian)，如果不加(jia)填充金(jin)屬進(jin)行鎢極氬弧焊，假定(ding)這(zhe)兩種金(jin)屬熔(rong)(rong)入焊道的(de)(de)中(zhong)比例各(ge)為(wei)一(yi)半，其熔(rong)(rong)合比分別(bie)是50％，則在圖5-4中(zhong)可找(zhao)到對應的(de)(de)f點(dian)。從圖中(zhong)可以看出f點(dian)所(suo)(suo)處焊縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)位(wei)置為(wei)馬氏體組織(zhi)。眾所(suo)(suo)周知，馬氏體組織(zhi)是一(yi)個(ge)又脆(cui)又硬的(de)(de)組織(zhi)，容易使焊縫(feng)產生裂(lie)紋。
采用(yong)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)電弧焊(han)(han)時(shi)，對(dui)常用(yong)的(de)幾種(zhong)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)的(de)熔(rong)敷(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)進行過鉻(ge)(ge)和鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)計算(suan)，計算(suan)結果見表5-4。首先選用(yong)不銹鋼焊(han)(han)條(tiao)(tiao)牌(pai)號(hao)A102（E308型(xing)）作為(wei)填充(chong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)，其鉻(ge)(ge)、鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)對(dui)應于(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)c點(dian)(dian)。此(ci)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)焊(han)(han)接這兩種(zhong)材(cai)(cai)(cai)料時(shi)，假定這兩種(zhong)母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)熔(rong)入焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)中(zhong)數量(liang)(liang)(liang)相同(tong)，即(ji)(ji)兩種(zhong)母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)混合熔(rong)化(hua)后鉻(ge)(ge)和鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)仍為(wei)原來(lai)的(de)f點(dian)(dian)，則當(dang)(dang)(dang)(dang)母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)的(de)熔(rong)合比(bi)發生變(bian)化(hua)時(shi)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)的(de)鉻(ge)(ge)和鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)質量(liang)(liang)(liang)分數沿fc線段各(ge)點(dian)(dian)移動而(er)變(bian)化(hua)。當(dang)(dang)(dang)(dang)母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)熔(rong)合比(bi)為(wei)40％時(shi)，即(ji)(ji)兩種(zhong)母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)在焊(han)(han)縫(feng)(feng)中(zhong)各(ge)占20％的(de)質量(liang)(liang)(liang)分數時(shi)，焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)質量(liang)(liang)(liang)分數相當(dang)(dang)(dang)(dang)于(yu)(yu)g點(dian)(dian)；當(dang)(dang)(dang)(dang)母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)的(de)熔(rong)合比(bi)為(wei)30％時(shi)為(wei)h點(dian)(dian)，此(ci)時(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)組(zu)織(zhi)(zhi)為(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)體＋馬氏(shi)(shi)體，焊(han)(han)接接頭(tou)仍有形成(cheng)裂(lie)(lie)紋的(de)可能(neng)。在完全相同(tong)和條(tiao)(tiao)件(jian)下，若(ruo)改變(bian)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)的(de)熔(rong)敷(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)成(cheng)分，用(yong)A307牌(pai)號(hao)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)（即(ji)(ji)E309型(xing)）進行施(shi)焊(han)(han)，則焊(han)(han)條(tiao)(tiao)熔(rong)敷(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)鉻(ge)(ge)和鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)為(wei)圖(tu)5-4中(zhong)d點(dian)(dian)。如果母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)的(de)熔(rong)合比(bi)為(wei)40％，焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)鉻(ge)(ge)和鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)相當(dang)(dang)(dang)(dang)于(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)i點(dian)(dian)，此(ci)時(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)接近為(wei)全部奧(ao)氏(shi)(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)，也有可能(neng)產(chan)生裂(lie)(lie)紋；若(ruo)熔(rong)合比(bi)為(wei)30％，焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)鉻(ge)(ge)和鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)相當(dang)(dang)(dang)(dang)于(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)j點(dian)(dian)，此(ci)時(shi)焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)含有體積分數為(wei)2％的(de)鐵素體的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)，對(dui)抗裂(lie)(lie)性(xing)和耐(nai)蝕性(xing)都是有利(li)的(de)。若(ruo)采用(yong)A407焊(han)(han)條(tiao)(tiao)（E310型(xing)）施(shi)焊(han)(han)，則焊(han)(han)條(tiao)(tiao)熔(rong)敷(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)鉻(ge)(ge)和鎳(nie)(nie)當(dang)(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)為(wei)圖(tu)5-4中(zhong)e點(dian)(dian)，如果母(mu)(mu)(mu)(mu)材(cai)(cai)(cai)熔(rong)合比(bi)仍為(wei)30％～40％（即(ji)(ji)焊(han)(han)縫(feng)(feng)位于(yu)(yu)圖(tu)5-4中(zhong)fe線段中(zhong)k、l兩點(dian)(dian)），焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)為(wei)單相奧(ao)氏(shi)(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)，也易使焊(han)(han)接接頭(tou)產(chan)生裂(lie)(lie)紋。
這三種(zhong)不(bu)同牌號的不(bu)銹鋼焊條，其焊條熔敷金屬的鉻鎳當(dang)量見表5-4。
綜上(shang)分(fen)(fen)析(xi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)接12Cr18Ni9不(bu)銹鋼(gang)與Q235鋼(gang)時(shi)，若不(bu)加填充金(jin)(jin)(jin)屬(shu)或用焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)采用A102焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)不(bu)可(ke)(ke)避(bi)免地要出(chu)現脆硬的(de)馬氏(shi)體組(zu)(zu)織(zhi)，導致焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)產(chan)生(sheng)(sheng)裂紋。用A307焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)熔(rong)合比要控(kong)制在(zai)30％以下，才能獲得較為(wei)理(li)想(xiang)奧氏(shi)體＋鐵(tie)素體雙相組(zu)(zu)織(zhi)。用A407焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)組(zu)(zu)織(zhi)為(wei)單相奧氏(shi)體組(zu)(zu)織(zhi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)接接頭(tou)也(ye)有(you)形成熱(re)裂紋的(de)傾向。根據以上(shang)分(fen)(fen)析(xi)可(ke)(ke)知，由于(yu)珠光(guang)體鋼(gang)的(de)稀釋作用，焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)成分(fen)(fen)和(he)(he)組(zu)(zu)織(zhi)會發生(sheng)(sheng)很大變(bian)化。但是通過焊(han)(han)(han)(han)(han)接方法和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)的(de)選擇(ze)以及對母材(cai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)合比的(de)控(kong)制，可(ke)(ke)以在(zai)相當寬(kuan)的(de)范圍內調整焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)成分(fen)(fen)和(he)(he)組(zu)(zu)織(zhi)。
2. 焊縫邊緣(yuan)的成(cheng)分過渡層
焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)熔(rong)池(chi)(chi)邊緣，金(jin)屬(shu)在(zai)液(ye)態(tai)持續時間最短，溫度(du)也較熔(rong)池(chi)(chi)中(zhong)(zhong)部低，液(ye)體(ti)金(jin)屬(shu)流動性較差，容易結晶(jing)形成(cheng)固態(tai)。由于珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)側(ce)(ce)與奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)材料的(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)和填充(chong)金(jin)屬(shu)不(bu)能(neng)(neng)充(chong)分(fen)混合(he)，在(zai)此(ci)側(ce)(ce)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)所(suo)占份(fen)額增(zeng)大(da)，且越靠(kao)近熔(rong)合(he)線稀釋程度(du)就越大(da)。而在(zai)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)熔(rong)池(chi)(chi)中(zhong)(zhong)心，其(qi)稀釋程度(du)就小。這樣，在(zai)珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)與奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)時，相鄰珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)一(yi)側(ce)(ce)熔(rong)合(he)線的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)成(cheng)分(fen)梯度(du)很大(da)的(de)(de)(de)過(guo)渡層(ceng)。在(zai)過(guo)渡層(ceng)中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)一(yi)層(ceng)馬氏(shi)體(ti)組(zu)織，硬(ying)度(du)很高，形成(cheng)一(yi)個(ge)高硬(ying)度(du)的(de)(de)(de)馬氏(shi)體(ti)脆性層(ceng)，有可能(neng)(neng)使(shi)熔(rong)合(he)區(qu)遭到破(po)壞，降低了(le)焊(han)(han)(han)接(jie)結構的(de)(de)(de)可靠(kao)性。
過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)形成與焊(han)接(jie)參數有(you)很(hen)大(da)關系：當(dang)(dang)選用大(da)的(de)熱輸(shu)入進行焊(han)接(jie)時(shi)(shi)(shi)，焊(han)接(jie)電流(liu)很(hen)大(da)，焊(han)接(jie)速(su)度慢(man)，焊(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)熔池(chi)邊緣(yuan)高(gao)溫停(ting)留時(shi)(shi)(shi)間(jian)延長。增(zeng)加(jia)熔池(chi)邊緣(yuan)高(gao)溫停(ting)留時(shi)(shi)(shi)間(jian)，有(you)助(zhu)于增(zeng)加(jia)熔池(chi)邊緣(yuan)液態金屬(shu)(shu)的(de)流(liu)動性(xing)和拌攪作用，使(shi)過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)寬度減(jian)小(xiao)。同(tong)時(shi)(shi)(shi)馬(ma)氏體脆(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)與過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)里含鎳量有(you)關：當(dang)(dang)過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)w（Ni）低于5％～6％時(shi)(shi)(shi)，將(jiang)產生馬(ma)氏體組(zu)織如圖(tu)(tu)5-5所示。從圖(tu)(tu)中(zhong)可以看出，脆(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)寬度B與焊(han)縫(feng)中(zhong)鎳含量成反比。當(dang)(dang)填充金屬(shu)(shu)選用H08Cr21Ni10時(shi)(shi)(shi)，脆(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)寬度為B1，是比較大(da)的(de)；當(dang)(dang)采用Cr15Ni25Mo6 填充金屬(shu)(shu)時(shi)(shi)(shi)，此時(shi)(shi)(shi)脆(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)寬度縮小(xiao)到B3；當(dang)(dang)使(shi)用鎳基焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)時(shi)(shi)(shi)，脆(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)(ceng)將(jiang)會完全(quan)消失。
3. 熔(rong)合區(qu)的碳擴(kuo)散(san)
奧氏(shi)(shi)體型(xing)不銹鋼(gang)與珠光(guang)(guang)體鋼(gang)焊(han)成(cheng)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)，在(zai)焊(han)后熱處理或高溫(wen)運行服役時，其熔(rong)合區附近(jin)會發生(sheng)碳(tan)由珠光(guang)(guang)體鋼(gang)母材(cai)向(xiang)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)縫(feng)的擴散。在(zai)碳(tan)化物形成(cheng)元(yuan)素含量低(di)的珠光(guang)(guang)體鋼(gang)一側產生(sheng)脫(tuo)碳(tan)層(ceng)，而(er)相鄰(lin)的奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)焊(han)縫(feng)一側產生(sheng)增碳(tan)層(ceng)。
碳擴散的結(jie)果，熔合區(qu)的珠光體(ti)組織由于碳含(han)量降低而轉變為鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)組織導致軟化(hua)，且在高溫的長(chang)時(shi)間作(zuo)用下，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)晶粒還會顯(xian)著地長(chang)大(da)；同時(shi)增碳層中的碳化(hua)物也(ye)變得粗大(da)，硬(ying)(ying)度非常高。焊(han)接(jie)接(jie)頭在這種軟硬(ying)(ying)交接(jie)層的抗蠕變性(xing)能大(da)大(da)降低，在高溫下長(chang)時(shi)間服役，交接(jie)處會出(chu)現蠕變孔洞并逐漸發展成(cheng)為顯(xian)微裂(lie)紋，最后導致焊(han)接(jie)接(jie)頭斷裂(lie)失效。
此(ci)外，若提高(gao)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)與珠光(guang)體鋼(gang)焊縫中(zhong)(zhong)的鎳含量(liang)，就可(ke)以減輕碳(tan)從珠光(guang)體鋼(gang)母材向奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)焊縫金(jin)屬中(zhong)(zhong)的擴(kuo)散遷(qian)移。若選用鎳基合金(jin)作為填充金(jin)屬，這種碳(tan)的擴(kuo)散遷(qian)移就不(bu)存(cun)在。
4. 熔(rong)合(he)區(qu)的熱應(ying)力
焊(han)(han)態(tai)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)頭通(tong)常都存很大的(de)(de)(de)殘(can)余應(ying)(ying)力，焊(han)(han)縫及其附(fu)近的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)處(chu)(chu)于(yu)拉(la)應(ying)(ying)力狀態(tai)，其余部(bu)分的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)受到壓應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)作用(yong)。然而在(zai)異(yi)種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)接(jie)(jie)頭中，由于(yu)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)線脹(zhang)(zhang)系(xi)數比(bi)珠(zhu)光(guang)體(ti)鋼(gang)(gang)大，從而導致焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭殘(can)余應(ying)(ying)力增大。這樣(yang)，異(yi)種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)接(jie)(jie)頭在(zai)高溫下(xia)長時間運(yun)(yun)行期間，更突出的(de)(de)(de)表(biao)現在(zai)運(yun)(yun)行溫度(du)波動（特別(bie)是開(kai)、停(ting)車(che)）時，焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭處(chu)(chu)于(yu)熱疲勞狀態(tai)。如果(guo)采用(yong)鎳(nie)基合金(jin)作為(wei)填(tian)充材料，由于(yu)鎳(nie)基合金(jin)的(de)(de)(de)熱脹(zhang)(zhang)系(xi)數與珠(zhu)光(guang)體(ti)鋼(gang)(gang)相近，在(zai)珠(zhu)光(guang)體(ti)鋼(gang)(gang)母(mu)材一側(ce)，焊(han)(han)接(jie)(jie)殘(can)余應(ying)(ying)力就(jiu)可能減少。
根據(ju)以上分析可見，以奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼為填充金屬焊(han)接奧(ao)氏(shi)體(ti)-珠(zhu)光體(ti)異種材料副(fu)時，成分不(bu)均勻所(suo)導致(zhi)的脆性(xing)過渡層、碳擴散問題(ti)以及膨脹(zhang)系數所(suo)導致(zhi)的溫(wen)(wen)度差應力和變溫(wen)(wen)疲勞(lao)問題(ti)均發生在珠(zhu)光體(ti)鋼一側焊(han)縫的熔合區(qu)，因而成為矛盾的焦點(dian)。大量(liang)的失效(xiao)案例均證明了(le)這一點(dian)。
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。
