铁素体不锈钢的热膨胀系数与碳钢相近,比奥氏体不锈钢小,再加之硫、磷等杂质在铁素体中溶解度大,硅、铌等是铁素体形成元素,因此,焊缝结晶时不易形成低熔点共晶,热裂倾向比奥氏体不锈钢小得多,同时焊接热影响区超过临界温度的区域形成马氏体的量也极少,因此淬硬倾向也很小,所以,铁素体不锈钢比马氏体不锈钢的延迟裂纹敏感性小,可以说其工艺焊接性是好的。


  铁素体不锈钢为铁-铬-碳三元合金,由铬以及诸如铝、铌、钼及钛等添加元素来防止在焊接受热过程中形成奥氏体。因此,铁素体不锈钢在焊后冷却过程中不会出现奥氏体向马氏体转变的淬硬现象。但焊接热所形成的热影响区近缝带,由于高温而促成铁素体晶粒粗大,明显地降低了接头的韧性,并且不可能直接用热处理的方法来改善。这就是铁素体不锈钢焊接中最为困难之处。


 现在铁素体不锈钢已发展到了第三代品种。第一代是完全依靠铬作为铁素体稳定元素,而含碳量又偏高,因此在焊接之后若不再进行热处理,必然会产生晶间腐蚀。而且这第一代钢的韧性都偏低,其代表性钢号为430、442及446.第二代品种为405与409,它们的铬与碳含量下降了,而加了强烈的铁素体形成剂,如405是加入铝,409加入钛。第二代铁素体不锈钢除了在韧性方面与第一代相差不大之外,在工艺性能、固碳(钛及铌与碳反应形成TiC及NbC)以减少固溶体中碳含量、耐腐蚀性方面,以及在降低成本上,皆比上一代优越。第三代的铁素体不锈钢,则以改进冶炼方法来生产超低碳和超低氮含量的、可用大吨位炉子冶炼的、采用较少间隙固溶元素的钢种,以444(18Cr-2Mo)与26-1(26Cr-1Mo)为代表。当这些钢中再加人强烈碳化物形成剂,如钛与铌,则可在焊后不进行热处理,也不会有晶间腐蚀出现。此外,这第三代钢的韧性大大改善,对点状腐蚀也具有良好的抵抗能力,包括抗应力腐蚀能力。


 铁素体不锈钢焊接接头的脆化,是这类钢使用受到限制的主要原因。铁素体不锈钢焊接接头的脆化,主要的问题是同质焊缝及热影响区在焊接过程中碳、氮化合物析出和晶粒长大的作用,特别是碳、氮化合物的析出,而且几乎不可能通过热处理加以消除。而高纯度铁素体不锈钢在很大程度上消除了焊缝及热影响区中的碳、氮化合物,极大地改善了焊接性,其焊接结构得到越来越广泛的使用。


  晶间腐蚀是普通铁素体不锈钢的又一主要问题。由于碳、氮在铁素体不锈钢中的溶解度很低,在950℃以后迅速析出。因此,同质焊材的焊缝和热影响区在焊后冷却过程中就会析出碳、氮化合物,除了引起脆化外还会引起晶界贫铬和提高晶间腐蚀敏感性,在强氧化介质中发生晶间腐蚀。与奥氏体不锈钢不同的是铁素体不锈钢的敏化温度较高,在950℃以上。因此,在热影响区产生晶间腐蚀的部位更靠近熔合线。铬在铁素体不锈钢中的扩散速度远比在奥氏体不锈钢中快,所以只需700℃~900℃的范围内短时间保温,使铬向贫铬区扩散,即可消除碳、氮化合物析出引起的晶界贫铬,恢复焊接接头的耐腐蚀性能。