不锈钢和碳钢焊接时牢记三个条件：热输入、避免缺陷、精心准备。
焊接应用中所焊两种母材理想情况下化学成分与力学性能要完美匹配。然而，出于对成本和服务条件的要求，在生产、制造、施工及其它行业，公司偶然也会遇到异种材料焊接的情况。焊接异种材料，比如不锈钢和碳钢的焊接，要比完全使用不锈钢焊接经济实惠得多。
在某些发电企业比如石化炼油厂以及许多采矿和矿物加工工厂中，异种材料焊接也非常普遍。这些工厂的设施设备需要应用到不锈钢的耐腐蚀性。当环境和服务条件允许，不锈钢材料会与较便宜的碳钢相连接。在这些应用中，使用碳钢，包括低碳钢和低合金钢，能大大减少制造费用和运行费用。
无论何种焊接应用，要想成功焊接异种钢，都必须仔细选择填充金属和制定恰当的焊接工艺程序，这点无论采用哪种焊接工艺都同样如此。
牢记三个条件
焊接不锈钢和碳钢时，关键是要注意化学成分、力学性能和耐腐蚀性，避免由此产生焊接问题。对于所有这三个因素，应选择合适的填充金属予以解决。比如，当焊接304不锈钢与低碳钢时，最理想的填充金属材料是309L，焊接时，焊缝分别被一侧的不锈钢和另一侧的低碳钢稀释，两侧材料逐渐混合在一起，最终焊缝熔敷金属的化学成分要与焊缝每一侧化学成分相兼容。同样，如果异种材料焊接时不清楚该选择哪种填充金属，应在焊接前提前咨询焊接分销商和填充金属制造商。
匹配每种材料的力学性能也同样重要。力学性能的匹配是正确化学反应作用的结果，也是焊接工艺过程中所产生热的反映。通常，无论是那种类型的不锈钢与碳钢焊接时，填充金属的力学性能应该与两种母材中力学性能较弱的母材金属相同或略好一点。最后，不锈钢和低碳钢焊接时，保持焊缝和不锈钢母材邻近的耐腐蚀性也非常重要。
热输入非常重要
为解决化学成分、力学性能和耐腐蚀性等问题，一定要遵循适当的焊接工艺过程，限制焊缝和不锈钢母材的热输入量。限制热输入会减低焊缝熔敷金属在接头低碳钢部分的稀释，反过来，却有助于保持焊缝熔敷金属的合金成分和它的耐腐蚀性。在某些不锈钢焊接中，中等热输入量也能保护接头不锈钢一侧的耐腐蚀性，避免其组织产生不希望的相成分。比如，焊接300系列奥氏体不锈钢时，如果在800~1400oF温度区间停留时间过长，会析出碳化物沉淀。减少该温度区间的停留时间——选择含碳量低的母材和填充金属能防止类似问题产生。同时，使用稳定性高的填充金属（例如ER321或ER347）也能保证并且进一步防止碳化物析出。
焊接其它牌号不锈钢时，如果高温停留时间过长也可能产生不良相成分导致脆化或耐腐蚀性变差。某些不锈钢在高温时会形成σ相（一种脆而硬的金属间相），将严重损害材料的力学性能和抗腐蚀性。比如双相不锈钢焊接时，热输入量多少要能保持焊缝和热影响区（HAZ）的铁素体和奥氏体的平衡。合适的热输入量能帮助保持各相在最终焊缝和母材熔合区的理想含量。
避免缺陷：翘曲、开裂和氧化
不锈钢的热膨胀系数高，随着温度变化尺寸也会变化。也就是说，与碳钢相比，在相同温度变化情况下，不锈钢的膨胀和收缩更大。
不锈钢的热传导率是碳钢的一半。因为热传导率小，不锈钢一侧的热将保持更长时间，它的热不会从热源迅速扩散掉。因为碳钢的热传导率更高，沿着碳钢一侧的热传导也相对更快，热量迅速传递出热影响区。
由于焊接异种钢时，两种材料的热膨胀和热传导系数不同，会引起一些困难。焊接过程中由于不锈钢侧热量较高，导致其自然膨胀和收缩。相反地，碳钢（尤其是低碳钢）由于具有良好的导热性，因此在焊接接头冷却时冷却速度更快，结构收缩也更快。这势必会造成异种钢焊接时产生翘曲和错位。当两种母材金属的热膨胀和收缩差异所产生的内应力超过了任一种母材的强度时，就会引起开裂。
焊接不锈钢和碳钢时，针对这两个问题，要避免较高拘束度的焊接接头，以免焊接接头加热和冷却时产生的高应力。如果确实要焊接高拘束度焊接结构，采用中等热输入和预热来延迟焊缝完成后接头的冷却速度。最后一道焊道完成后对接头进行保温也能减缓冷却速度，防止热应力开裂。
接头污染也是异种钢焊接时的一个重要问题，通常会导致“热”开裂。污染物会与碳钢或不锈钢反应，产生大大降低熔化温度的微量焊缝金属。当焊缝冷却时，这些低熔点污染物的微观区域会最后凝固，最终在焊缝金属冷却和收缩时会造成开裂。如果问题严重，这些热裂纹很容易被看到，但它们仍是微观裂纹，无法用肉眼看见。
针对防止材料氧化问题，应该把异种钢焊接视为不锈钢焊接，如图3所示。有根部间隙的接头应该在焊缝背面与大气隔开（背面吹洗）。背面吹洗时，通常采用钨极气体保护焊，防止焊缝接头从背面污染。否则，焊缝接头和焊缝不锈钢一侧会被氧化，与大气中的氧气和氮气反应，氧化会破坏焊缝和不锈钢熔合区的抗腐蚀性。为防止这种情况发生，采用氩气等惰性气体对接头背面进行吹洗，或采用涂料在焊接前对焊缝接头背面进行涂覆。
不锈钢和碳钢焊接的准备
正确的清洗和准备是异种钢焊接成功的重要步骤。沿接头两侧至少1/2英寸范围打磨或背面涂覆，然后再用酒精或丙酮溶液清洗。这些步骤能够去除油脂，这些油脂往往携带磷和硫，是造成热裂的主要原因。
异种金属焊接计划
异种金属焊接是一项挑战。应尽可能获得有关母材和填充金属的性能信息，以便为成功焊接异种钢做出恰当正确的选择。如有疑问，可以咨询值得信赖的焊接经销商，为焊接工艺提供建议。这样做能确保耐用性和节约成本，这也是不锈钢和碳钢焊接应用的本质。
