1.5％Ni钢的焊接性

5％Ni钢与上述中合金耐热钢相比，具有较好的焊接性，但因合金含量较高，仍有一定的淬硬倾向。图7-13示出5％Ni钢火焰切割边缘硬度测定结果。由所示曲线可见，平均碳含量为0.13％（质量分数）的5％Ni钢气割边缘的最高硬度达400HV，淬硬深度约3.0mm。低碳型[w（C）＝0.06％]5％Ni钢气割边缘的最高硬度降到了350HV，且淬硬深度不足1.0mm。可见，降低5％Ni钢的碳含量可明显改善其焊接性。

基于镍是一种奥氏体形成元素，5％Ni钢在高温下已有较高的晶粒长大倾向。这将促使熔焊接头热影响区粗晶的形成，从而降低其冲击韧度。图7-14示出以19kJ/cm的焊接热输入焊接的接头，其热影响区各部位低温冲击韧度。从中可见，近缝过热区的冲击吸收能量大大低于母材和焊缝金属的冲击吸收能量。因此在5％Ni镍钢的焊接中，为使接头各区具有足够高的低温冲击韧度，应选用较低的焊接热输入。

5％Ni钢还具有一定的热裂倾向，特别是当选用高镍铬合金焊条焊接时，焊缝金属热裂纹和弧坑裂纹的概率较高，这主要归因于镍易与硫、磷、硼等杂质形成低熔点共晶相，且高镍奥氏体初次结晶方向性强，晶界处低熔点杂质偏析较严重。为防止5％Ni钢焊缝产生热裂纹，一方面应合理选择焊条，另一方面应采取适当的焊接工艺措施，例如严格控制焊接热输入和层间温度，加快焊件的冷却等。

图7-14 5％Ni镍以19kJ/cm热输入焊接的接头热影响区不同部位的冲击吸收能量

2.9％Ni钢的焊接性

9％Ni钢的焊接性在很多方面与5％Ni钢相似。由于镍含量更高，焊接热影响区晶粒长大的倾向更强烈，焊缝金属的热裂敏感性更高。近年来，由于大型焊接工程对焊接质量提出了更高的要求，在改善9％Ni钢焊接性方面作了大量的研究工作，并已定型生产低碳高纯度9％Ni钢。这种新型9％Ni钢的碳含量不超过0.1％（质量分数），S、P杂质含量分别低于0.01％（质量分数）。无疑，这就明显地改善了它的焊接性。图7-15示出低碳高纯度9％Ni钢的连续冷却转变图。从中可见，即使以相当高的速度冷却时，其硬度仍低于容许的最高硬度值400HV。据此，对于这种新型9％Ni钢，如焊件壁厚小于30mm，则焊前不必预热、焊后也无需热处理。这对于大型焊接结构的建造，具有十分重要的实际意义。(www.daowen.com)

在缓慢冷却的平衡状态下，9％Ni钢的下临界转变点Ac₁实际上处于奥氏体/铁素体双相区。镍抑制了铁素体/珠光体转变产物的形成。稳定的残留奥氏体和富镍铁素体的显微组织使钢具有较高的强度和良好的低温冲击韧度。

由图7-15可知，一方面，低碳的9％Ni钢使马氏体转变温度Ms和Mf相应降低到了325℃和100℃，不再出现珠光体。另一方面，由于马氏体转变结束温度Mf较低，自奥氏体化温度冷却到室温后，将残留不稳定的奥氏体。而在下临界温度以上的α＋β区内的回火处理，可使奥氏体趋于稳定。在回火马氏体基体中，少量的高碳镍奥氏体（5％～10％）在－196℃低温下仍能保持稳定。在这种情况下，奥氏体中高的碳含量来源于网状晶界碳化物的溶解，结果减少了脆性网状碳化物，提高了低温冲击韧度。在较低的冷却速度下，在马氏体基体中可能形成奥氏体-铁素体＋碳化物的混合组织。这说明，对于9％Ni钢，即使以相当低的速度冷却，焊接接头热影响区的组织总是马氏体。

此外，钢的高纯度进一步保证了优良的低温冲击韧度和止裂性能，而且也消除了回火脆性的危险。

尽管如此，由于9％Ni钢焊接接头其他方面性能的要求（详见下节），必须选用镍基合金焊条进行焊接，这样，焊缝金属仍有一定的热裂倾向，要求采取相应的焊接工艺措施。

图7-15 低碳9％Ni钢的连续冷却转变图