不同的不锈钢合金之间以及不锈钢和其它金属之间都可以实现良好的焊接，本文主要讨论的是不同类型不锈钢之间的焊接性。

不锈钢是具有良好可焊性的材料，焊接接头具有优良的耐腐蚀性和强度，且加工成本低。不锈钢在冷却过程中不会硬化，因此不需要进行焊前或焊后热处理也表现出良好的韧性。不锈钢根据铁原子的晶格结构可以分为五大类：铁素体，马氏体，奥氏体，双相（奥氏体+铁素体）和沉淀硬化不锈钢。这些不锈钢与其它金属如低碳、中碳和高碳钢、镀锌钢、铝和铜之间都有良好的焊接性。

不锈钢焊接

可以采用TIG、电阻焊和MIG方法进行焊接不锈钢 。

TIG/钨极氩弧焊。作为最普遍采用的不锈钢焊接方法，TIG焊接方法具有低的热输入，使其成为焊接薄板的最佳方法，该方法获得的焊件具有质量好、接头形式多样和使用寿命长的特点。为了防止氧化并提高焊接接头的耐蚀性，在进行单面焊接时，需要在焊道的背部及上部采用惰性气体进行保护，通常使用氩气与其它气体的混合气体，包括氦气、氢气和氮气等。

电阻焊/点焊。电阻焊或点焊是最常用的经济型焊接方法之一，焊接设备类型非常之多，可以用来焊接小型或大型的构件。该方法是采用电流来加热打磨后的金属边缘并将其焊合，在焊接低熔点的金属时非常有用，因为可以通过调节参数来防止金属的变形。电阻焊或点焊用于金属薄板的焊接中，因为接触的金属表面处是通过电流通过电阻产生的热量来实现焊接的。

MIG/ 熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊可以获得两件不锈钢之间牢固的接头，是一种采用富氩的保护气体和实芯焊丝的半自动焊接方法。包括和氦气、氧气和二氧化碳的其它混合气体也经常使用，目的是为了稳定电弧及提高焊接质量。采用脉冲电流电源时，可以使其在复杂的不锈钢焊接工程中更容易焊接其它方法难以达到的地方。

除了具有最少10.5%的铬含量，不锈钢中还含有其它元素以提高耐热性、力学性能和加工性，这些元素同时也会改进或影响焊接性。

铁素体不锈钢

铁素体不锈钢是一种以单相铁素体作为主要相的不锈钢，无加工硬化倾向且易于获得熔焊接头，在高温时，铁素体的晶粒会迅速长大导致热影响区呈脆性从而焊接性能下降。该类不锈钢一般在薄板或在截面厚度小于6mm的条件下进行焊接，填充金属中的铬含量要于母材中的铬含量相当或更高。铁素体不锈钢易于焊接且尤其适用于热交换管，这是由于该不锈钢具有高的导热性和低的热膨胀率。铁素体不锈钢在焊接中可能会开裂这是由于晶粒的过度粗化导致焊接热影响区的韧性恶化。在焊接这类不锈钢薄板时并不需要焊前准备，但是当焊接较厚的钢板时，须控制热输入以减小粗晶区的尺寸和开裂敏感性。

马氏体不锈钢

马氏体不锈钢易产生冷裂，且不容易焊接这是由于在冷却的过程中马氏体会变得硬脆。在采取一些焊前措施的前提下可以实现成功焊接，以避免焊接热影响区的开裂，尤其是在焊接厚截面的部件和高拘束度的接头时。焊接热影响区的高硬度使这类不锈钢易于发生氢脆，当焊接接头冷却至室温时，焊缝会转变为未回火态的马氏体组织，因此这类不锈钢在焊接时须认真采取焊接的预防措施。开裂倾向一般随着钢中的碳含量的增加而增加，可以通过采用低氢型的焊接方法来防止这一情况的发生，如TIG和MIG方法，或者采用低氢填充材料。在进行厚截面和更高碳含量马氏体不锈钢的焊接时，采用适当的焊前和焊后处理可使焊接结构韧化，使氢从焊缝中扩散出去以降低开裂的敏感性。填充焊丝应该与母材的铬含量和碳含量匹配，410牌号的焊丝用来焊接402、410、414和420不锈钢。但还是有一些马氏体不锈钢被认为是几乎不可能焊接的。

奥氏体不锈钢

这类不锈钢可以很容易采用任何一种弧焊方法（钨极氩弧焊TIG、熔化极气体保护焊MIG、手工电弧焊MMA和埋弧焊SA）进行焊接，由于这类不锈钢在冷却过程不会发生硬化，因此表现出良好的韧性且不需要进行焊前及焊后热处理。奥氏体不锈钢即200系列和300系列不锈钢合金，它们具有很强的耐蚀性和优良的可加工性。在进行焊接时采用与母材化学成分相匹配的普通焊丝。

双相（奥氏体－铁素体）不锈钢

双相不锈钢的焊接工艺和焊接性要优于铁素体不锈钢，但是一般没有奥氏体不锈钢那么好。含有较多氮的现代的双相不锈钢易于焊接。在焊接过程中必须非常注意温度的控制，这是由于太小或太大的焊接热输入都会改变该不锈钢组织的完整性。在选择填充金属的时候需要慎重考虑，大部分牌号的双相不锈钢母材并不适合于作为填充金属，这是由于在焊后冷却过程填充金属的冷却速度要比母材快得多。

沉淀硬化不锈钢

沉淀硬化型不锈钢是马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢的组合，它们具有耐蚀性和可通过加热进行硬化的特点，具有高于平均水平的焊接性。它们可通过进行热处理进行硬化，可达到与马氏体不锈钢相当的程度，同时具有与奥氏体不锈钢相近的耐蚀性。尽管沉淀硬化型不锈钢的焊接性达不到奥氏体不锈钢的那样的标准，但是已经很好了，它们可以不需要预热进行焊接但是焊后必须进行热处理，以保证其组织的稳定。沉淀硬化型不锈钢可以很容易通过采用常规的熔焊和电阻焊的方法进行焊接，但是在进行热处理的时候需特别注意以保证获得焊接接头的最佳性能。对于沉淀硬化型不锈钢，获得与母材的力学性能相同的焊接接头非常困难。为了获得与母材性能尽可能相近的焊接接头，在进行焊接时需要进行仔细的准备工作，包括选择匹配的填充材料和进行焊后热处理等。

与低碳钢的焊接性

低碳钢中的碳含量在0.05wt%到0.25wt%的范围内，如果两种金属具有几乎相同的学性能的话，不锈钢与低碳钢的焊接并不困难。熔化极气体保护焊接方法（MIG 或GMAW）是用来焊接不锈钢和低碳钢的非常好的方法。选择合适的焊丝非常重要，309不锈钢焊丝最佳，这是由于这个牌号的焊丝具有低的碳含量且组织中含有少量的铁素体以防止开裂，同309不锈钢具有足够的铬和镍元素来阻止低碳钢中元素扩散问题。因此，获得的焊缝金属具有优良的耐腐蚀性能。

与中高碳钢的焊接性

中碳钢的碳含量在0.30%-0.60%之间，而高碳钢的碳含量大于0.6%。碳含量越高，钢的强度越高，硬度越大且塑性下降。

a.碳含量0.30%-0.60%，且含锰0.6-1.65%的中碳钢的强度高于低碳钢但由于开裂倾向大更难焊接，焊接时采用低氢型焊接方法或控㓡填充焊丝中的氢含量。

b.碳含量0.60%-1.0%，且含锰0.30-0.90%的高碳钢具有极高的强度和硬度，但是焊接性很差，很难获得不开裂的焊接接头。

中高碳钢认为是典型的“难焊”金属，是由于焊接接头的热作用导致的硬化效应，当钢铁材料冷却的时候，很容易形成脆硬的马氏体相。由于高的碳含量，此类钢一般需要进行热处理，在进行焊接加工后，其原有的性能会减弱。因此这类钢需要进行彻底的焊接预热及焊后热处理。奥氏体不锈钢如304或316可以采用MIG或TIG焊接方法与普通碳钢进行焊接，当采用MIG焊接方法焊接不锈钢和普通碳钢时，应采用更好的填充金属。

与镀锌钢的焊接性

当不锈钢与镀锌钢进行焊接时，在焊接前需将待焊区域的锌镀层去除。如果焊接熔化区混入熔化的锌时会导致产生脆性或降低焊缝的耐蚀性。

与铝的焊接性

在航天、汽车和造船业中经常需要进行铝和钢铁的焊接以减轻重量及提高效率。由于铝和钢的熔点的差距大，这对于焊接工艺来说是一个巨大的劣势，因此研发了两种工艺以在弧焊过程中将两种金属隔离以防止脆性的金属间化合物的形成。

第一种是采用双金属过渡层，这样铝和不锈钢之间的连接不会产生化合物。在这种方中，只需要铝和铝之间和不锈钢和不锈钢之间进行焊接即可实现两种金属的连接。

第二种是在不锈钢的表面覆盖一层铝或银的钎料，之后采用铝的电弧焊的方法进行焊接。

与铜的焊接性

在进行这种焊接时，电子束焊接方法是最佳的方法，主要是由于电子束焊接是一种焊接铜的重要工艺，而铜是这两种金属是焊接难度更大的，焊接铜和不锈钢异种金属极其困难且获得的焊接结构的强度也很低。

总结

虽然焊接不锈钢比焊接普通的碳钢并不难多少，但是在进行焊接时必须认真对待且控制好不锈钢的加热和冷却过程，另外选择与被焊材料正确匹配的填充金属也非常重要。

来源：《不锈》2025年第二期