與完全奧氏體不銹鋼母材的無磁性不同，焊縫常常有輕微的磁性，這種磁性與焊縫中的鐵素體組織有關(guān)。不銹鋼制品管焊接的主要問題之一是熱裂紋，為了減小熱裂紋傾向，焊縫的顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般含有少量鐵素體，鐵素體含量的控制主要通過合金成分來實(shí)現(xiàn)。奧氏體不銹鋼焊縫中含有3%以上的鐵素體，可以有效避免凝固裂紋的產(chǎn)生，但過多的鐵素體會(huì)對(duì)使用性能產(chǎn)生不利影響。接下來，細(xì)看不銹鋼制品管焊縫中的鐵素體會(huì)帶來什么影響？        一、對(duì)腐蝕性能的影響
       焊縫金屬的敏化傾向較相應(yīng)的母材低，焊縫中存在鐵素體，其Cr含量高于奧氏體，而且Cr在鐵素體中的擴(kuò)散速度比在奧氏體中快得多，而M23C6碳化物傾向于在凹凸不平的鐵素體-奧氏體邊界析出，而不是在比較直的奧氏體-奧氏體邊界析出，Cr在鐵素體中的快速擴(kuò)散，可以克服晶界的貧鉻問題。這些因素大大限制了在含有鐵素體的奧氏體不銹鋼焊縫中的敏化，從而防止了晶間腐蝕。
       含有少量鐵素體的奧氏體不銹鋼焊縫金屬在大多數(shù)腐蝕環(huán)境中，其耐蝕性和不含鐵素體的對(duì)應(yīng)母材是相當(dāng)?shù)模菍?duì)于在有機(jī)酸中，這些介質(zhì)會(huì)選擇性地侵蝕鐵素體。焊縫金屬中鐵素體數(shù)大于5FN時(shí)，腐蝕將沿鐵素體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，使焊縫產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。

       二、高溫使用的不銹鋼
       奧氏體不銹鋼焊縫金屬中生成的鐵素體起了第二相強(qiáng)化作用，相對(duì)于母材和熱影響區(qū)，屈服強(qiáng)度顯著提高，而延性相當(dāng)。增加焊縫金屬中的鐵素體含量使室溫強(qiáng)度顯著增加，但使高溫強(qiáng)度增加較少。不銹鋼制品管在高溫環(huán)境中，鐵素體是有害相。

       1.鐵素體的蠕變破壞
       焊縫金屬中連續(xù)的鐵素體網(wǎng)絡(luò)（FN=10），由于裂紋在鐵素體-奧氏體界面上較早地起裂，促使快速地蠕變破壞，應(yīng)使鐵素體含量低于5FN，防止形成連續(xù)的鐵素體網(wǎng)絡(luò)。

       2.鐵素體的475℃脆化
       Cr含量在15%~70%的Fe-Cr合金，在加熱到425℃~550℃溫度區(qū)間會(huì)生成富Cr的鐵素體和富鐵的鐵素體，產(chǎn)生嚴(yán)重的脆化。而奧氏體不銹鋼焊縫金屬的鐵素體相，實(shí)質(zhì)是把鐵素體（Cr20~30%和Ni4%～5%）鑲嵌在奧氏體母體中，因此在425℃～550℃溫度區(qū)間長時(shí)間停留（約5000h），鐵素體相會(huì)脆化，硬度增加、塑性和韌性受損。
       大于550℃短時(shí)加熱，可以消除這種脆化現(xiàn)象，但長時(shí)間加熱又會(huì)引起σ相脆化。

       三、低溫性能
       奧氏體不銹鋼在低溫下表現(xiàn)出很好的強(qiáng)度，延性和韌度。而鐵素體在低溫下會(huì)發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變，因此在低溫工作的不銹鋼制品管，其焊縫的鐵素體含量要求更低。
       奧氏體不銹鋼焊縫中含有少量的鐵素體就會(huì)使低溫韌度降低，當(dāng)焊縫中鐵素體含量達(dá)到FN=10時(shí)，低溫韌度會(huì)下降50%。
       不銹鋼制品管的低溫韌性不僅與鐵素體含量有關(guān)，而且與焊縫的潔凈度關(guān)系較大。試驗(yàn)表明，由于堿性低氫型焊條的熔敷金屬含氧量低于鈦鈣型，焊縫韌性也較好；惰性氣體保護(hù)焊熔敷金屬含氧量低于有渣保護(hù)，焊縫韌性也較好；超低碳焊接材料的熔敷金屬晶間沉淀少，焊縫韌性較好。
       從工藝評(píng)定試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，采用普通的奧氏體不銹鋼焊條如A132、A102、A137、A107等，-100℃的沖擊功一般在30J左右，但溫度繼續(xù)降低到-196℃時(shí)，沖擊功變化不大，這主要是鐵素體在-100℃以上時(shí)已經(jīng)發(fā)生了脆性轉(zhuǎn)變，-100℃以下時(shí)鐵素體仍是脆性相，奧氏體仍然不發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變，因此沖擊功變化不大。        綜上可知，焊后需要進(jìn)行熱處理或在高溫使用時(shí)，焊縫金屬鐵素體數(shù)（FN），在焊后熱處理前測(cè)量不超過10FN。當(dāng)不銹鋼制品管用于低于-100℃的低溫環(huán)境時(shí)，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊縫低溫沖擊試驗(yàn)；用于低于-196℃的低溫環(huán)境時(shí)，焊縫鐵素體含量低于5FN。當(dāng)不銹鋼制品管用于無磁或特殊腐蝕環(huán)境時(shí)，則需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制。


參考資料：吉章紅—奧氏體不銹鋼焊縫鐵素體含量對(duì)性能的影響