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双相不锈钢焊接介绍
顾福明博士
一、不锈钢种类
不锈钢最早是作为具有防锈性能（在金属表面形成钝化膜而
具有耐氧化性能）而被开发出来的，但现在除此基本功能
外，在工业上广泛利用它的耐腐蚀性、耐热性（如高温加
热炉管HP40、HK40）、耐低温性等功能。
钢中Cr含量越高，越容易形成钝化膜。
Cr在腐蚀介质的作用下，在钢件表面生成一层坚固致密
的氧化物膜，称作“钝化膜”。
钝化是防止金属被腐蚀，保护金属的一种有效手段。
当钢中Cr含量达到约12%时，便形成非常稳定的钝化
状态，即钢要具有防锈性能，Cr含量则不能低于12%。

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1、按主要化学组分进行分类

1）Cr不锈钢
如0Cr13、0Cr13Al、1Cr13等。
2）Cr-Ni不锈钢
如常见的18-8、304、304l等。
3）Cr-Ni-Mo不锈钢
如常见的316、316l、317等。
4）Cr-Mn-N不锈钢
指SUS201等200系列。

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2、按金相组织进行分类

按钢的组织不同可分为四类:
†奥氏体不锈钢
†铁素体不锈钢
†马氏体不锈钢
†奥氏体-铁素体双相不锈钢
†沉淀硬化型不锈钢

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1）奥氏体不锈钢
在高Cr不锈钢中加入适当的Ni（Ni的质
量分数为8-25%）而形成的、具有奥氏体
组织的不锈钢。最典型的是18-8型。
奥氏体不锈钢不能利用热处理使晶粒细
化，也不能通过淬火提高强度，其冷加工硬
化程度高，通常无磁性，经过冷作加工可在
钢内析出少量铁素体或马氏体组织，从而出
现少量磁性（可用热处理方法消除这种马氏
体组织而恢复其无磁性）。

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2）铁素体不锈钢
Cr的质量分数为12-32%，具有铁
素体组织。如0Cr13、0Cr13Al、
00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo等。在
原来高Cr、C铁素体基础上加入强烈铁
素体形成元素（如Al），将钢中Cr、C
含量降低，其耐腐蚀（尤其是抗晶间腐
蚀）性能大大提高。

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3）马氏体不锈钢
Cr的质量分数为12-18%，但C
质量分数最高可达0.6%，具有马氏
体组织，焊接性较差。如1Cr13、
2Cr13、3Cr13等。

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4）奥氏体-铁素体不锈钢（双相钢）
铁素体的体积分数为30-
60%，具有奥氏体和铁素体双相
组织，具有良好的抗点蚀、抗应
力腐蚀、抗晶间腐蚀性能，强度
较高，屈服强度约为一般奥氏体
不锈钢的2倍。

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5)沉淀硬化型不锈钢
在固溶或退火状态时具有奥
氏体加体积分数为5-20%的铁素
体组织。
该类钢成型和焊接性良好，
作为超高强度材料用在航空、航
天、核工业。

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二、不锈钢的物理性能、力学性能

1、物理性能
奥氏体不锈钢与碳钢相比，具有以下特点：
1）线膨胀系数比碳钢大40%；
2）热导率约为碳钢的1/3；
3）电阻率约为碳钢的5倍。
因此，在焊接过程中焊接变形较大，特别是与
碳钢、低合金钢等异种钢焊接时因热导率和线
膨胀系数相差很大，会产生很大的焊接残余应
力，也成为焊接接头产生裂纹的主要原因。

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2、力学性能
奥氏体不锈钢随着温度的降低，其冲击
韧度减少缓慢，且不存在脆性转变温度，
在-196℃时，冲击吸收功仍可以达到约
400J，因此被广泛应用于制造深冷设备。
同时，奥氏体不锈钢又有较高的热强性。

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三、不锈钢中合金元素的作用

Cr、Mo、Nb、Al、Ti等元素为铁素体形成元
素，Ni、C、Mn、N等为奥氏体形成元素。
Cr当量：把每一铁素体化元素按其铁素体化作
用的强烈程度折合成相当于若干铬之后的总和。
Ni当量:把每一奥氏体化元素按其奥氏体化作用
的强烈程度折合成相当于若干镍之后的总和。
有了Cr当量、Ni当量，即可根据化学成分在图
中查到应形成的组织；反之，根据对组织的要求也
可以确定对应的Cr当量和Ni当量，从而据此调整
化学成分。

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四、双相不锈钢

双相不锈钢强度（特别是屈服强度）高，屈服
强度是18-8型奥氏体不锈钢的两倍。粘性和加工
硬化倾向大，机加工（刨边等）时需采用大功率的
设备、锋利的刀具、较大的进刀量且中途不能停
刀；冷卷时回弹大，设备功率要大，成形要快（尤
其是筒体校圆要迅速），以防止出现冷作硬化。
双相钢焊接的关键是在焊接热循环结束后要使
焊缝金属和热影响区均保持有适量的铁素体和奥氏
体