如何进行碳素钢与马氏体不锈钢的焊接

    答：碳素钢与马氏体不锈钢的焊接性，主要取决于马氏体不锈钢。马氏体不锈钢常温下的组织为硬而脆的马氏体，所以焊接性很差。碳素钢与马氏体钢焊接时容易出现下列问题：

   (1)焊接接头容易产生冷裂纹。碳素钢与马氏体不锈钢焊接时，产生冷裂纹的主要原因是：

    ①淬硬组织。马氏体是硬而脆的组织，中、高碳钢焊后也容易产生淬硬组织，且随着钢中含碳量的增多，淬硬倾向增大，因此焊后冷却时出现淬硬组织是产生冷裂纹的根本原因。

    ②结构刚度。两种母材金属结构越厚，则刚度越大，焊后产生冷裂纹倾向亦越大。

    ③接头拘束度。接头设计不合理，如焊缝交叉、重叠等，增加了接头拘束度。实践证明：接头拘束度越大，受力越大，则冷裂纹的倾向越大。

    ④氢的作用。焊缝金属或两种母材金属含有一定量的氢，由于氢的扩散、聚集，会造成一定压力，使冷裂纹倾向增大。

    ⑤焊接应力。由于碳素钢和马氏体不锈钢的线膨胀系数相差较大，焊后冷却收缩率不同，焊接接头会产生很大的应力，当应力值大于母材金属的强度极限，焊接接头就会产生裂纹。

   (2)焊接接头产生脆化现象。碳素钢与马氏体不锈钢焊接时，焊接接头出现脆化现象的主要原因是：

    ①晶粒粗化。由于马氏体不锈钢有较大的晶粒粗化倾向，两种母材金属焊后，在马氏体不锈钢母材金属侧的近缝区容易出现粗大的铁素体和碳化物组织，使焊缝塑性降低，脆性增加。

    ②回火脆性。焊接碳素钢与含铬较高的马氏体不锈钢时，焊后焊件在550℃附近回火容易出现回火脆性。当马氏体不锈钢含铬的质量分数大于15%时，如在350~ 550℃较长时间加热并缓慢冷却，也能出现脆化现象。含铬量越高，焊后脆化现象越严重。

   (3)防止冷裂纹和脆化的措施。

    ①焊前预热。预热温度应按马氏体不锈钢的要求选择。碳素钢的淬硬倾向越大，结构厚度越厚，预热温度应选高些，但预热温度过高，马氏体不锈钢母材金属侧容易引起晶粒粗化，因此通常预热温度为150~400℃。

    ②选择合适的填充材料。为保证异种钢结构的使用性能要求，焊缝成分力求接近两种母材金属的成分。例如：焊条电弧焊时，可选用相应的低合金钢焊条、高铬焊条或耐热焊条。

    焊接Q235钢与1Cr13钢时，选用J502焊条，焊缝金属含铬的质量分数为5%~6%，经回火处理后焊缝具有良好的力学性能，选用G207焊条焊接0Cr13、1Cr13、2Cr13不锈钢结构时，焊前预热300~350℃，焊后经680~760℃回火处理，焊接接头力学性能显著提高。

    采用焊条电弧焊焊接碳素钢与马氏体不锈钢时，选用的焊条必须进行严格的烘干和保温。

    ③正确制订焊接工艺。碳素钢与马氏体不锈钢焊接时，要正确地设计接头形式，合理地选择焊接方法、焊接条件、焊接参数等。根据焊接结构技术条件和工艺规程的要求，可选用直流反接短路过渡和喷射过渡的熔化极气体保护焊，也可选用脉冲熔化极混合气体保护焊。混合保护气体有Ar+体积分数为1%~5%的O2，Ar+体积分数为1%~5%的CO2。

    ④提高操作技术。操作技术水平高是防止碳素钢与马氏体不锈钢焊接冷裂及脆化的重要措施。焊接时采用短弧焊，由于不锈钢的热导率比碳素钢小得多，所以焊接电弧应始终倾向碳素钢母材金属侧，母材金属厚度大于10mm时，要采用大电流、快速焊。随着母材金属厚度的增加，可采用多层焊。焊接电弧拉高些，采取划圈式收弧，电弧移到焊缝终点时，应使焊条做圆圈运动，直至填满弧坑再拉断电弧。

    ⑤焊后回火处理。碳素钢与马氏体不锈钢焊接后，为防止产生冷裂纹，通常应进行高温回火，这是因为马氏体钢一般都是在调质状态下进行焊接的。