三、奥氏体不锈钢与珠光体钢的焊接
1．焊接性
珠光体钢中不含有合金元素或合金元素含量较低，当珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时，将产生一系列同种钢种焊接时不会产生的问题，给焊接带来困难。
(1)焊缝的稀释。
焊接珠光体钢和奥氏体钢时，焊缝中熔入的珠光体钢将对焊缝金属的合金产生稀释作用，使焊缝金属的成分、组织与母材金属都有很大差异，严重时，焊缝中将出现马氏体组织，使接头性能恶化。
(2)过渡层。
焊缝的稀释作用在熔池内部和熔池边缘是不同的。在熔池边缘，液态金属温度较低，流动性较差，在液态停留时间较短。由于珠光体钢与奥氏体填充金属材料的成分相差悬殊，在熔池边缘上，熔化的母材金属与填充金属就不能很好地熔合，结果在珠光体钢这一部分焊缝金属中，珠光体钢母材金属所占的比例较大，所以，在紧靠珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中会形成和焊缝金属内部成分不同的过渡层。离熔合线越近，珠光体钢的稀释作用越强烈，过渡层中含铬、镍量也越少。过渡层会出现高硬度的马氏体脆性层，可导致熔合区破坏，降低焊接结构的可靠性。
(3)扩散层。
在由奥氏体不锈钢和珠光体钢组成的焊接接头中，由于珠光体钢的含碳量较高，但合金元素较少，而奥氏体不锈钢则相反，这样在珠光体钢一侧熔合区两边形成了碳浓度差，当接头在温度高于350～400℃长期工作时，熔合区便出现明显的碳的扩散。靠近熔合区的珠光体母材金属上形成了脱碳层而软化，在奥氏体焊缝一侧，产生了与脱碳层相对应的增碳层而硬化。
扩散层是这两类异种钢焊接接头中的薄弱环节，它对接头的常温和高温瞬时性能影响不大，但降低接头的高温持久强度10%～20%。
(4)接头应力。
由于这两种钢的线膨胀系数不同(珠光体钢与奥氏体钢的线膨胀系数之比为14∶17)，使焊缝和熔合线附近产生附加应力，导致在熔合线上断裂。
2．焊条的选择
奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接时，所选用的焊条有A302、A307、A402、A407、A502、A507等。它们不仅能克服珠光体钢对焊缝的稀释，并且对抑制熔合区中碳的扩散和改变焊接接头中应力的分布也有利。但A402、A407焊条施焊后，焊缝金属为单相组织，除了焊接奥氏体热强钢外，对于其他类型的奥氏体不锈钢，其热裂纹倾向较大。采用A302、A307焊条施焊，可使焊缝金属中含有一定量的铁素体组织，只要把母材金属的熔合比控制在40%以下，就能得到具有较高抗热裂性能的奥氏体+铁素体双相组织，所以应用广泛。焊条的选择见表5－49。
3．焊接工艺
降低熔合比，减小扩散层，是焊接奥氏体不锈钢和珠光体钢应当掌握的工艺要求。
(1)母材金属的选择。
正确选择珠光体钢是减小扩散层的有效手段之一。珠光体钢中，稳定珠光体钢的扩散层较小，应优先选用，常用的有25Cr2MoVA钢。所以，当次稳定珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接时，可以在次稳定珠光体钢上堆焊一层稳定珠光体钢作为过渡层。对于非淬火钢，过渡层的厚度可为5～6mm;对于易淬火钢，过渡层的厚度为9mm。
表5－49 奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接时焊条选用
(2)坡口形式。
接头的坡口形式对熔合比有很大的影响。焊接层数越多，熔合比越小，坡口角度越大，熔合比越小;U形坡口的熔合比比V形坡口小。采用镍基焊条焊接时，为能通过焊条的摆动使熔滴下落到所需要的位置上，应当加大坡口角度，V形坡口的角度要增至80°～90°。采用镍基焊条焊接时的坡口角度如图5－5所示。
图5－5 采用镍基焊条时的坡口角度
(3)焊接参数。
为降低熔合比，焊接时采用小直径焊条，在可能的情况下尽量采用小电流、大电压和快速焊。焊接电流选用见表5－50。
表5－50 奥氏体不锈钢和珠光体钢焊接电流选用
(4)焊后热处理。
预热温度应选用两种材料要求较高的温度，焊后热处理温度为两种材料中允许的最低温度。但必须指出，这类异种钢焊接接头加热到高温时，借助于松弛过程能降低焊接应力，但在随后的冷却过程中，由于母材金属和焊缝金属热物理性能的差异，不可避免地会产生新的残余应力。所以，这类异种钢焊后热处理并不能消除焊接应力，只能引起应力的重新分布，这一点与同种金属的焊接有很大的不同。
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