在不锈钢产品的焊接过程中，一定量的铁素体能够增强不锈钢焊缝金属的抗热裂纹能力，且铁素体可以提高焊缝的强度。但是，在某些介质中，铁素体可能对耐腐蚀性能起有害作用，通常也认为对低温工况下的韧性是有害的，并且在高温工况下也是有害的，因为它会转变为脆性的 σ 相。

1.试验要求

通过分析及查阅相关资料，对焊缝金属的铁素体含量的主要影响因素包括：焊接电流的变化、焊接电压的变化、冷却方式的改变及道间温度的变化和工艺成型过程的变形率大小等主要因素。本次工艺试验的要求就是针对上述影响因素进行探索，找出影响规律和控制方法。

本次试验共分两种焊接方法，焊条电弧焊和钨极氩弧焊。焊条电弧焊使用设备为凯尔达逆变直流电焊机；钨极氩弧焊使用设备为芬兰肯倍公司的 MasterTig MLS3000 焊机。试验所用的铁素体测量仪为苏州圣光的 SP10。

试验用母材为 SA‐240 304 板材，试件规格为 300120x8mm，焊缝坡口形式均采用单面 60°坡口焊缝。焊条电弧焊使用 E308‐16 焊条，规格为 φ4.0；钨极氩弧焊使用 ER308 焊丝，规格为 φ2.4，焊接时背面采用氩气进行防护。

试验采用对比方法进行，在焊接中除冷却方式为验证因素外，为了提高效率，其余焊接过程中均采用水冷方式来降低道间温度；焊接完成后为了防止由于焊缝表面的不平造成测量误差，将测点局部打磨处理。铁素体测量点取焊缝中部，每条焊缝取不少于 20 个有效数值的平均值。

2.1.焊接电流

从表中我们可看出，当电流增大时铁素体含量相对降低，电流减小时，铁素体含量升高。经过分析，主要原因为大电流焊接时线能量较大，造成熔池温度的升温较高，焊缝中的铁素体元素 Cr 的烧损量大[1]，使得铁素体的含量降低。

电弧电压的影响因素较多，主要有操作手法、药皮类型等，但对焊条电弧焊和钨极氩弧焊电弧电压的变化主要是弧长影响较大，为了检查电弧电压对焊缝铁素体含量的影响关系，采用人为的拉长电弧的焊接手法来提高电弧电压，按电压增加约3——5V进行对比性试验，具体试验数据见表 2：

2.3.冷却方式和道间温度

从试验结果看出，冷却速度最快的水冷的铁素体含量最高，冷却速度低的连续焊接铁素体含量较低。主要是由于水冷时氮元素增加较小，元素的烧损较少；增加层间温度，提高了熔池的高温停留时间，增加了铁素体元素 Cr 的烧损。

因部分部件需要焊接完成后进行后续的校圆、成型等工艺过程，工艺过程对焊缝的铁素体含量的影响趋势。我们对焊接完成的焊缝进行了多次卷圆处理，试验中控制焊缝的变形率，对同一位置的铁素体含量进行了测量，试验数据见表4

3.结论

3.1.对焊缝中铁素体含量影响最大的是电弧电压，当电弧电压升高（拉长电弧）而急剧下降。

3.3.焊缝中铁素体含量随着冷却速度的加快而有所提高，随着层间温度的升高而有所降低。

3.5.在实际生产中，应该根据实际的铁素体控制要求，不锈钢的耐腐蚀等相关要求，结合上述铁素体的变化规律，制定合理的焊接工艺。对焊后需要校圆和成型处理的工件，需要将焊缝中的铁素体含量控制在更低的水平，防止最终含量超过允许要求。

[1] 焊接工程师手册 陈祝年 机械工业出版社 2002