强度超高的马氏体钢如何焊接？

马氏体钢（MS，MartensiticSteel），是目前工业化生产中强度最高的冷成型钢种。

马氏体钢由于其具有较高的强度、硬度及耐磨性，但是耐腐蚀性能低的特性，在石油化工领域中主要应用在腐蚀性介质不强的环境中。

什么是马氏体钢？

马氏体钢的显微组织几乎全部为马氏体组织，具有较高的抗拉强度，最高强度能够达到1600MPA，也是目前再商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。


这是马氏体钢的显微组织，肌肉线条可以说是相当明显，马氏体也是这样，粗犷而力量十足，这也是马氏体钢具有很高的强度的原因。

马氏体钢的焊接方法

马氏体钢根据它的特性，可以采用除气焊以外的所有熔焊方法进行焊接，像焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊等这些焊接方法都可以用来焊接马氏体钢。

但是由于马氏体钢的冷裂敏感性很大，所以在焊前必须严格清理焊件、烘干焊条，让焊接保持低氢甚至超低氢条件。


当焊接接头的拘束度较大的时候，最好采用钨极氩弧焊或者熔化极氩弧焊，这样可以在近缝区不会过热脆化的情况下适当增大焊接热输入，可以减少热裂纹的倾向发生。

马氏体钢的焊接材料

焊接材料的选择是根据钢种、焊接方法和接头的不同来进行选择，同时为了能够保证使用性能的要求，焊缝的化学成分最好能够接近母材的成分的焊接材料。

为了避免和防止冷裂的情况发生，焊后需要采用和进行热处理。


如果焊件不能进行热处理的时候，就要采用25-20、25-13型奥氏体钢焊接材料焊接，这样焊接形成奥氏体焊缝，能够松弛焊接应力和固溶氢，降低冷裂的倾向。

奥氏体焊缝的塑性和韧性比较高，但是强度很低，所以只能适用于应力不高的静载条件下工作的焊件，也不适用于高温下工作的焊件。

马氏体钢预热和层间温度

在给马氏体钢焊接时，进行预热并保持层间温度，是能够有效防止冷裂纹出现的一项重要工艺措施。在对预热温度进行把控时，首先考虑钢中的含碳量，然后是接头的拘束度、填充金属的成分和焊接方法等。这些都是决定预热温度的因素。


上图是按照含碳量推荐的预热温度和热输入等。

如果接头的拘束度大，要提高预热温度和层间温度，让层间温度不低于预热温度。

当然，如果用奥氏体钢来做焊接材料时，可以看焊件的厚度来决定用不用预热或者低温预热。

马氏体钢焊后热处理

焊后热处理也是防止冷裂纹的另一种重要工艺手段，当在选用和母材成分相近的焊接材料的时候，一般来说都需要进行焊后热处理。

当然，如果选用奥氏体钢来做焊接材料时，可不进行焊后热处理。


同时，为了能够保证焊后奥氏体能完全转变成马氏体，不能在焊后直接进行回火处理，必须要等到接头冷却到Ms点以下的某个温度并保持在一定时间后，才能进行高温回火处理。

但是要注意的是，为了避免冷裂，也不能在接头冷却到室温后再进行高温回火处理，通常要冷却到100~150℃再进行回火处理。

马氏体钢的重要性

马氏体钢具有高硬度、高强度和耐磨性的优良性能，近年来，通过进行降低含碳量、增加镍含量的方式，能够得到超级马氏体钢，在国际上，各种在开发低碳、低氮的超级马氏体钢方面投入巨大。


马氏体钢在石油和天然气开采、储运设备、化工等行业中得到广泛应用，所以，如何焊接马氏体钢，也是非常重要的一部分。