獲得穩(wěn)定奧氏體組織由于具有焊接工藝簡單、焊后無需熱處理等優(yōu)點(diǎn)，Cr-Mo類低合金熱強(qiáng)鋼構(gòu)件以往大都采用奧氏體不銹鋼焊條焊接，因此在焊芯成分設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮所研究的焊芯為穩(wěn)定的奧氏體組織。目前，奧氏體不銹鋼焊芯的成分大致分Cr-Mn、Cr-Ni以及Cr-Mn-Ni等幾種類型。從抑制碳遷移的角度考慮應(yīng)盡量降低強(qiáng)碳化物形成元素Cr的含量并含有一定量的Ni（因Ni成本較高，應(yīng)盡量降低其用量），但大幅度降低Cr含量可使合金的MS點(diǎn)顯著上升，故在焊條的焊芯成分設(shè)計(jì)時(shí)，決定選擇Mn來進(jìn)一步擴(kuò)大奧氏體區(qū)和降低合金的MS點(diǎn)，以得到穩(wěn)定的奧氏體組織。選擇合金基本成分為Fe-Mn-Cr-Ni，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)添加細(xì)化晶粒和改善性能的元素Ti、Mo、Si等。
焊芯成分設(shè)計(jì)C、Cr、Ni元素的含量C是強(qiáng)烈固溶強(qiáng)化元素，一定量的碳可以保證熔敷金屬強(qiáng)度和硬度，但為了保證良好的焊接性能和熔敷金屬的塑性、韌性，焊絲的C含量選擇在0.06～0.10.
為了抑制Cr-Mo鋼異質(zhì)接頭的碳遷移，強(qiáng)碳化物形成元素Cr的含量應(yīng)盡量降低，但從Cr-Mo鋼異質(zhì)接頭服役溫度范圍為450～650℃角度考慮，為了使焊接接頭具有良好的抗氧化性能，在成分設(shè)計(jì)時(shí)確定Cr含量為5.5～7.0.
Ni是提高焊絲塑性、韌性和獲得穩(wěn)定奧氏體組織的理想元素，高Ni含量還可以阻礙異質(zhì)接頭的碳遷移[5、6]；但由于Ni價(jià)格昂貴，因此含量不能過高。在設(shè)計(jì)焊芯時(shí)確定其成分為10～12，即稍低于Cr23Ni12焊芯中的Ni含量。
Ti、Mo、Si元素的含量Ti是為細(xì)化晶粒和改善力學(xué)性能加入的，其含量為0.1～0.2；Mo是為進(jìn)一步固溶強(qiáng)化和抑制回火脆性而加入的，其含量選擇為0.4～0.6；Si作為合金元素時(shí)其含量不低于0.4，適量的Si可提高焊接時(shí)熔敷合金的流動(dòng)性，提高焊接性能，其含量選擇在0.5～0.9.
Mn元素的含量上述幾種元素確定之后，Mn的加入量是焊芯成分設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。Mn是弱碳化物形成元素，對碳遷移影響不大；Mn也是固溶強(qiáng)化元素，可進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度；Mn作為奧氏體形成元素，它的加入易使MS點(diǎn)降低獲得穩(wěn)定的奧氏體組織。為了使熔敷[url=http://www.jc80.com/news/html/hangye/9997.html]金屬[/url]獲得穩(wěn)定的奧氏體組織，在焊芯成分設(shè)計(jì)時(shí)采用舍夫勒組織圖中的Cr當(dāng)量和Ni當(dāng)量[7]來初步確定焊芯合金中Mn的含量。
為了使焊芯為奧氏體組織，經(jīng)計(jì)算Mn含量應(yīng)大于10；考慮與Cr5Mo鋼焊接時(shí)的稀釋作用，在焊接時(shí)常采用的熔合比為25～30，為了使熔敷金屬獲得純奧氏體組織，經(jīng)計(jì)算Mn含量應(yīng)大于13.在焊芯成分設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行了幾個(gè)周期的材料熔煉、組織分析等研究。結(jié)果表明，焊芯成分為：0.06～0.10C，0.1～0.2Ti，0.4～0.6Mo，0.5～0.8Si，10～12Ni，11～15Mn，5.5～7.0Cr，異質(zhì)接頭的熔敷金屬均可獲得穩(wěn)定的奧氏體組織。
結(jié)論所研制的Cr6Ni11Mn13MoTi焊條，是一種新型的低鉻、高錳、含鎳的奧氏體鋼焊條。焊條具有良好的焊接性能，其熔敷金屬滿足力學(xué)性能和抗氧化性能指標(biāo)要求。代替奧氏體不銹鋼焊條（如A302、A307）用于Cr-Mo類鋼焊接，其異質(zhì)接頭在長期的高溫服役或時(shí)效過程中，熔合界面兩側(cè)不會出現(xiàn)明顯增碳層和脫碳層。