奧氏體不銹鋼與低碳或低合金鋼焊接是最常見的異種鋼焊接。這種異種鋼接頭使用環(huán)境也特別復(fù)雜，有的是在低溫環(huán)境下使用，有的在高溫下使用；有的要求耐腐蝕，有時(shí)則要求耐疲勞，這些都要求在選擇焊接材料和焊接工藝時(shí)必須認(rèn)真考慮。

1. 稀釋問題

  在異種鋼的焊接過程中，由于基體金屬的熔化而使焊縫金屬受到稀釋，焊縫金屬的成分是由填充金屬的成分、母材成分及熔合比確定的，這樣可以在不銹鋼織圖上（舍夫勒組織圖）大致預(yù)測出焊縫金屬的組織狀態(tài)，也能大致知道焊縫的性能，保證接頭的機(jī)械性能和抗裂性能。

2. 熔合區(qū)的塑性

  奧氏體不銹鋼與低碳或低合金鋼焊接時(shí)，一般選擇奧氏體焊縫金屬。由于稀釋作用，往往會(huì)在過渡區(qū)產(chǎn)生脆性的馬氏體組織，即在焊縫金屬中靠近母材一側(cè)熔合區(qū)附近存在一個(gè)窄的低塑性帶。低塑性帶的化學(xué)成分和組織均不同于焊縫的其他部位，寬度一般為0.2~0.6mm,位置在熔合區(qū)中靠熔合線的邊緣。熔合區(qū)的寬度隨填充金屬的種類不同而不同（見表4-1)。熔合區(qū)中低塑性的馬氏體組織存在，明顯地降低接頭的沖擊韌性，對于在低溫下工作和承受沖擊載荷的異種鋼接頭，應(yīng)選用鎳基合金材料作為填充金屬，以減少熔合區(qū)的脆性馬氏體層的寬度和熔合線附近沖擊韌性的降低幅度。

3. 碳的擴(kuò)散

  前面已經(jīng)提及的異種接頭，在焊后熱處理或高溫環(huán)境中使用時(shí)，由于兩側(cè)強(qiáng)碳化物形成元素含量和組織的不同而產(chǎn)生碳的遷移。在低碳或低合金鋼一側(cè)形成脫碳層，由于碳的減少，將變成鐵素體組織而軟化，同時(shí)促使脫碳區(qū)的晶粒長大，沿熔合線形成一層粗晶粒區(qū)。在焊縫一側(cè)形成增碳層，除一部分碳溶入基體以外，剩余的碳元素則以鉻的碳化物形態(tài)析出，使組織硬化。研究表明：焊縫金屬中含鎳量的提高，脫碳層寬度減小。當(dāng)含鎳量提高到25%時(shí)，脫碳層寬度的減小將十分顯著。

  碳的擴(kuò)散遷移對接頭的常溫和高溫瞬時(shí)強(qiáng)度不良影響比較小，但對持久強(qiáng)度和疲勞極限的影響較大，而且斷裂部位大部分發(fā)生在熔合區(qū)的脫碳層上。隨著碳擴(kuò)散的發(fā)展、接頭在熔合區(qū)發(fā)生脆性斷裂的傾向增大。

4. 熱應(yīng)力及其影響

  奧氏體不銹鋼熱膨脹系數(shù)比低碳或低合金鋼大30%~60%,導(dǎo)熱系數(shù)卻只有低碳或低合金鋼的30%~40%.這樣兩種材料的接頭，焊后會(huì)引起熱應(yīng)力。而這種熱應(yīng)力是不可能通過熱處理來消除的，這種永存的熱應(yīng)力對接頭性能影響很大。

  奧氏體不銹鋼與低碳或低合金鋼異種材料的接頭在周期性加熱和冷卻條件下工作時(shí)，接頭承受著嚴(yán)重的熱應(yīng)變應(yīng)力，由于低碳或低合金鋼一側(cè)的熔合區(qū)或熱影響區(qū)韌性相對較差，所以很容易沿這一側(cè)熔合線產(chǎn)生熱疲勞裂紋。熱疲勞裂紋會(huì)在熱應(yīng)力的作用下，沿著弱化的脫碳層擴(kuò)展而導(dǎo)致接頭破壞。由于鎳基合金的熱膨脹系數(shù)介于奧氏體鋼與低碳或低合金鋼之間，這樣就減弱了接頭因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，在接頭性能要求高的情況下，采用鎳基合金焊接材料改善接頭性能是非常有效的。