不锈钢焊条焊接低合金钢焊接样品分析显微镜
用奥氏体不锈钢焊条来焊接低合金钢是改善低合金钢焊接性的行之有效的
方法；用奥氏体不锈钢的焊接材料在低合金钢板表面堆焊来制造复合板材
料，以适应某些工业领域对材料的特殊需求，也有广泛的应用空间。这种
异种钢焊接接头在焊接加热过程及随后可能的高温运行中，会发生明显的
扩散过程，特别是碳的扩散过程。，这个扩散所引起的接头区的成分、组
织和性能的变化，可以用菲克第二定律进行解释。
实际上，在奥氏体不锈钢与低合金钢这一扩散偶中，参与扩散的碳原
子，并非所含的全部碳原子，因为，可能会有一部分碳原子不能参与扩散
过程。例如，奥氏体不锈钢，由于它含有大量的Cr，而Cr是强碳化物形成
元素，形成碳化物的碳原子，被束缚在碳化物巾，而不能参与扩散过程。
参与扩散过程的碳原子，只是碳含量的一部分，所以，物质浓度并不是物
质扩散的驱动力。因为在我们的扩散偶中，从宏观上来看，并不总是碳原
子从浓度高的一方向浓度低的一方扩散；有时情况恰恰相反，碳原子将从
浓度低的一方向浓度高的一方扩散。如前所述，实际上，产生扩散的驱动
力为化学位差，物质总是从化学位高的一方向化学位低的一方扩散。在这
里，我们引入化学活度系数的概念，它的物理意义相当于参与物质扩散的
浓度与物质的实际浓度之比，用Ai表示，饿为小于l的数：在这一扩散偶中
，一般来说，碳是从低合金钢一侧向奥氏体钢--倾tJ扩散。还存在着反应
扩散，往往也是上坡扩散：．一方面，由于奥氏体钢中有大量的Cr存在，
大大降低了碳在奥氏体钢中的扩散系数，也就大大降低了碳在奥氏体钢中
的扩散速度；另一方面，在低合金钢中，往往都含有si，它有增大碳的扩
散系数的作用，增大了碳的扩散速度。这样低合金钢一侧增加扩散速度，
另一方面奥氏体钢一侧降低扩散速度，于是，就在焊接交界区的奥氏体钢
一侧出现了碳的集聚，我们把这一现象叫作“增碳”一，这个区域叫作“
增碳层”；而在低合金钢一侧出现了碳的下降，我们把这一现象叫作“脱
碳”，这个区域叫作“脱碳层”。这种由于碳的扩散而形成的“增碳层”
和“脱碳层”会对焊接接头的使用性能(包括力学性能及耐腐蚀性能等)产
生不利影响，这是碳的扩散发生在异种钢焊接中的一个重要问题。
