馬氏體不銹鋼可分為鉻系馬氏體不銹鋼和低碳鉻－鎳－鉬系（超級(jí)）馬氏體不銹鋼。由于它們的合金系統(tǒng)不同，其微觀組織及其性能有較大的差異。

一、鉻系馬氏體不銹鋼的焊接性

鉻系馬氏體不銹鋼有 1Cr13、2Cr13、3Cr13、Y3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、3Cr16、7Cr17等鋼種，這些鋼種是鉻從11.5%~18%按其耐腐蝕性派生出來(lái)的。鉻是鐵素體形成元素，為了保持馬氏體組織，較高的鉻需要較多的碳含量，以使在熱處理后形成馬氏體。馬氏體不銹鋼在臨界溫度（AC₃)以上是面心立方的奧氏體組織，在快速冷卻到臨界溫度以下時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的馬氏體。組織的轉(zhuǎn)變引起體積變化，產(chǎn)生應(yīng)力，從而提高了硬度和降低了塑性。這一特性對(duì)于焊接接頭的影響尤其重要，因此焊后在熱影響區(qū)容易引起裂紋。特別是電弧焊時(shí)，熔池因吸收氫的作用，剛度大的結(jié)構(gòu)焊后經(jīng)過(guò)一定的潛伏期，氫將引起焊縫和熔合區(qū)的延遲（冷）裂紋。與碳鋼、低合金鋼相比，馬氏體不銹鋼中氫的擴(kuò)散速度緩慢，約為碳鋼的1/10~1/25。延遲裂紋在焊后5天之內(nèi)仍應(yīng)注意，有可能發(fā)生開(kāi)裂。

 鉻系馬氏體不銹鋼隨著碳含量的增加，焊接接頭的冷裂紋傾向加大。所以用來(lái)制造焊接結(jié)構(gòu)的多數(shù)是1Cr13、2Cr13等馬氏體不銹鋼，含碳量更高的3Cr13、4Cr13等冷裂紋傾向更強(qiáng)，一般不能焊接。已知Cr13型不銹鋼中隨碳+氮含量的增加，硬化加強(qiáng)，裂紋傾向加劇。可見(jiàn)降低碳+氮可以顯著改善Cr13型馬氏體不銹鋼的焊接延遲裂紋的敏感性。

 1Cr13馬氏體不銹鋼，實(shí)際上是半馬氏體組織，在焊接熱影響區(qū)近縫區(qū)會(huì)形成粗大鐵素體及沿晶界析出的碳、氮化合物，塑性、韌性顯著降低。因此在采用同質(zhì)焊材時(shí)，焊材中應(yīng)添加鈮、鈦、鋁等合金元素，可細(xì)化晶粒，提高焊縫金屬的塑性、韌性，防止裂紋的產(chǎn)生。

二、鉻系馬氏體不銹鋼的焊接方法及焊接材料

   熔化焊的各種方法均可用來(lái)焊接鉻系馬氏體不銹鋼，但最常用的方法是手工焊條電弧焊和鎢極氬弧焊。當(dāng)采用手工焊條電弧焊時(shí)應(yīng)盡可能采用低氫、超低氫焊條，焊前焊條要經(jīng)過(guò)300℃~350℃的高溫烘烤以減少擴(kuò)散氫的含量，降低冷裂紋的敏感性。鎢極氬弧焊（TIG)主要使用于薄壁構(gòu)件和管道焊件，以及重要部件的打底焊。TIG焊的特點(diǎn)是焊接質(zhì)量高，焊縫成型美觀，可單面焊雙面成型，保證鋼管內(nèi)焊縫的成型質(zhì)量。焊接時(shí)為防止背面氧化，打底焊通常采取氬氣背面保護(hù)的措施。Ar+CO₂或Ar+O₂的富氬混合氣體保護(hù)焊也常用于焊接馬氏體不銹鋼，具有焊接效率高、焊縫質(zhì)量較好以及焊縫金屬具有較高抗氫致（冷）裂紋的特點(diǎn)。表2-6是已標(biāo)準(zhǔn)化的Cr13型馬氏體及低碳鉻－鎳－鉬系馬氏體不銹鋼常用焊材和焊接方法。

 鉻系馬氏體不銹鋼，因焊接性較差，采用與母材成分相同的焊材時(shí)，通常均應(yīng)采取焊前預(yù)熱，焊后熱處理。但當(dāng)焊件的拘束度大，且難以進(jìn)行預(yù)熱和焊后熱處理時(shí)，也可以采用奧氏體型焊接材料（表2-6),以提高焊接接頭的塑性和韌性，防止裂紋的發(fā)生。但奧氏體或以?shī)W氏體為主的焊縫金屬?gòu)?qiáng)度要低于馬氏體母材，而且由于焊縫金屬的化學(xué)成分和顯微組織與母材差別較大，焊接殘余應(yīng)力較大，對(duì)焊接接頭的使用性能產(chǎn)生不利影響，特別是對(duì)接頭的疲勞蠕變性能和應(yīng)力腐蝕破裂不利。因此，采用奧氏體焊材時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用條件嚴(yán)格選擇，并要求進(jìn)行工藝評(píng)定。有時(shí)還可采用鎳基合金焊材，使焊縫的膨脹系數(shù)與母材接近，盡量降低焊接殘余應(yīng)力和高溫?zé)釕?yīng)力。

 由于馬氏體不銹鋼焊接性較差，焊接馬氏體不銹鋼時(shí)，不論用手工電弧焊、藥芯焊絲半自動(dòng)焊接或自動(dòng)焊，還是用氣體保護(hù)焊（TIG或MIG)、自動(dòng)埋弧焊，都必須預(yù)熱，保持層間溫度，并進(jìn)行焊后熱處理。預(yù)熱溫度一般為200℃~300℃.雖然馬氏體轉(zhuǎn)變溫度甚高，但并不推薦采用高于300℃的預(yù)熱與層間溫度。鋼中的含碳量仍然是一個(gè)主要因素，由它來(lái)選擇預(yù)熱溫度，當(dāng)然還與工件厚度有關(guān)。一旦要采取焊后熱處理措施，必須全面考慮冶金因素的利弊。

 藥芯焊絲與埋弧焊、氣體保護(hù)焊（包括熔化與非熔化極）焊絲的熔敷金屬、化學(xué)成分與手工電弧焊焊條僅在硅、銅、錳含量上有些區(qū)別，其他基本一樣。

 馬氏體不銹鋼焊后熱處理的作用有二：一是通過(guò)退火降低焊縫金屬與熱影響區(qū)的硬度，以改善韌性；二是降低焊接殘余應(yīng)力。通常對(duì)這類鋼的焊后熱處理采用亞臨界退火及完全退火。完全退火適用于把多相組成的熱影響區(qū)轉(zhuǎn)化為含鐵素體的組織。完全退火需有適當(dāng)?shù)倪^(guò)程控制，只有在要求取得最為軟化的條件下才采用，因?yàn)樗行纬纱执筇蓟锏母弊饔谩?/span>

 電阻點(diǎn)焊、閃光焊、電子束焊以及高頻電阻焊皆可用于馬氏體不銹鋼的焊接，注意事項(xiàng)同上面電弧焊中所述相同。

三、低碳鉻－鎳－鉬系馬氏體不銹鋼的焊接

  在鉻系馬氏體不銹鋼中加入鎳、鉬，降低碳含量，就成為低碳鉻－鎳－鉬馬氏體不銹鋼。這種鋼在不同溫度下產(chǎn)生不同數(shù)量的逆變奧氏體，但均保持鉻系馬氏體不銹鋼的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)又提高了鋼的韌性，特別是其焊接性能得到根本的改善。

 低碳鉻－鎳－鉬系馬氏體不銹鋼，通常采用同質(zhì)焊接材料焊接，見(jiàn)表2-6。焊前一般不需要預(yù)熱或只需低溫（150℃)預(yù)熱，焊后需熱處理（600℃,2h)來(lái)保證焊縫和熱影響區(qū)逆變奧氏體，恢復(fù)其韌性。由于加熱對(duì)含鎳（Ni)、鉬（Mo)的低碳馬氏體鋼的塑性、韌性及淬硬傾向的影響不太顯著，因此其抗裂性能也比較好。

 綜上所述，鉻系馬氏體不銹鋼在降碳,增加鎳、鉬合金元素以后，在回火狀態(tài)下，鋼中產(chǎn)生一定的逆變奧氏體相，焊接加熱時(shí)的晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)受到抑制，降低了淬硬傾向，改善了塑、韌性。同時(shí)，由于逆變奧氏體的存在，提高了吸收氫的能力，降低了氫的擴(kuò)散作用，使焊接冷裂紋的敏感性大大降低。這種鋼的另一特點(diǎn)是可以通過(guò)焊后熱處理恢復(fù)逆變奧氏體量，進(jìn)一步改善焊接頭的性能，因而在大型焊接結(jié)構(gòu)如水電、火電、核電等工程和壓力容器中有廣闊的應(yīng)用前景。

這類鋼各種厚度的板材均可焊接，即使特厚板用電渣焊，也可以不預(yù)熱和焊后不需立即處理。