🔩 奥氏体和双相Cr-Ni不锈钢熔敷金属中的铁素体数FN（δ铁素体含量）——标准磁铁的脱离力，用铜镀层厚度标准块校准；PN-EN ISO 8249

材料与无损检测 PN-EN ISO 8249

概述

标准内容。ISO 8249:2018（第1章）规定了以下各项的方法和仪器：通过熔敷金属试样与标准永久磁铁之间的吸引力，测量以铁素体数（FN）表示的、以奥氏体为主和铁素体-奥氏体双相不锈钢熔敷金属中的δ铁素体含量；用手工电弧焊焊条制作和测量标准堆焊试块（该通用方法也推荐用于生产焊缝和其他工艺——TIG、MIG/MAG、埋弧焊——的熔敷金属，此时须规定堆焊试块的制作方法）；校准其他FN测量仪器。该方法适用于焊态熔敷金属以及经使铁素体全部或部分转变为非磁性相的热处理后的熔敷金属；改变铁素体尺寸和形状的奥氏体化处理会改变磁响应。该方法不适用于测量奥氏体钢和双相钢铸件、锻件和变形产品中的铁素体。该标准由国际焊接学会（IIW）第II委员会编制；第三版（2018年）取代了ISO 8249:2000（修正了表2——原表1——并作了编辑性修改）。PKN目录卡上PN-EN ISO 8249:2018-11的“Zakres”（范围）栏全文（我方译文）：“本文件规定了以下各项的方法和仪器：——通过焊接金属试样与标准永久磁铁之间的吸引力，测量以铁素体数（FN）表示的、以奥氏体为主或铁素体-奥氏体双相不锈钢熔敷金属中的δ铁素体含量；——制作和测量手工焊焊条的标准嵌块。一般而言，该方法也推荐用于测量生产焊缝的铁素体以及其他工艺的熔敷金属，例如钨极电弧焊、熔化极气体保护电弧焊和埋弧焊（此时应规定嵌块的制作方法）；——校准其他FN测量仪器。本文件规定的方法适用于焊态熔敷金属，以及经热处理使铁素体全部或部分转变为任何非磁性相的熔敷金属。改变铁素体尺寸和形状的奥氏体化热处理将改变铁素体的磁响应。该方法不适用于测量奥氏体钢铸件、锻件或变形试样，或铁素体-奥氏体双相钢试样中的铁素体含量。”目录卡上的“嵌块”（wkładki）和“嵌件”（wkład）在标准文本中即第6章的标准堆焊试块（standard pads）。

为什么用“铁素体数”而不用百分数（引言）。对于哪种方法能绝对测量熔敷金属中的铁素体量，目前尚无共识，因此引入了铁素体数的概念——即用标准化程序测定的铁素体含量的表述。FN较低时，曾认为它近似等于铁素体百分数；较新的数据表明，FN较高时，铁素体数可能把铁素体体积分数高估1.3–1.5倍，具体取决于合金成分。用此方法测定的铁素体含量是约定值，不一定是真值，因此结果以FN而非“铁素体百分数”给出。原理（第4章）：两相试样与磁铁之间的吸引力随铁磁相比例的增加而增大；在奥氏体和双相熔敷金属中，铁素体具有磁性，而奥氏体、碳化物、σ相和夹杂物没有。

校准（ISO 8249:2018，第5章——已读文本）。镀层厚度标准块：非合金钢基体（30 mm × 30 mm）上的非磁性铜镀层，基体厚度不小于经试验确定的、超过后吸引力不再增大的厚度；镀层厚度已知，精度为 ± 5 %或更好；钢的成分（表1，质量%）：C 0.08–0.13，Si不超过0.10，Mn 0.30–0.60，P不超过0.040，S不超过0.050；铜层上可有薄铬层。可使用NIST（原NBS）标准块。标准磁铁：直径2 mm、长约50 mm的圆柱形永久磁铁，一端为半径1 mm的半球形，经抛光（示例：含36 %钴的磁钢，48.45 ± 0.05 mm，饱和磁化后退磁至85 %）；从标准块上的脱离力在图1关系的 ± 10 %以内（不计磁铁质量），相当于5.0 ± 0.5 FN/g。仪器垂直于表面对磁铁施加递增的力直至脱离，并准确测量该力；读数以FN、克力或其他单位表示（此时需要校准曲线）。校准曲线：从若干标准块上测得的脱离力，镀层厚度按表2或公式(1)换算为FN：FN = exp{1.805 9 − 1.118 86 [ln(t)] − 0.177 40 [ln(t)]² − 0.035 02 [ln(t)]³ − 0.003 67 [ln(t)]⁴}，t以mm计（例如按表2，t = 0.100 mm → 43.2 FN；0.500 mm → 12.3 FN；1.000 mm → 6.1 FN）。对于0至约30 FN范围（奥氏体熔敷金属），推荐至少八块铜层厚度约0.17至约2 mm的标准块；扩展到100 FN（双相）时——至少五块0.03–0.17 mm的标准块。5.4注：对于以吸引力以外方式或用非标准磁铁测量铁素体的仪器，此校准程序可能给出误导性结果——此类仪器按第8章校准。

用焊条制作的堆焊试块（第6章）。在底板上两根70 × 25 × 25 mm的铜条之间逐层堆焊，高度至少12.5 mm（底板为奥氏体Cr-Ni钢X2CrNi18-9或X5CrNi18-9时——至少13 mm；为碳锰钢时——至少18 mm）；焊条 ≥ 4 mm时每层一道；电弧尽可能短，电弧不得接触铜条；每道焊后改变焊接方向；焊道之间水冷，不早于焊后20 s，道间温度不超过100 °C，最后一层焊道在水淬前空冷至425 °C以下；每道清理；面层一道焊成，摆动宽度不超过焊芯直径的三倍。电流和测量区近似尺寸（表3，宽 × 长）：焊条1.6和2 mm——35–45和45–55 A，12.5 × 30 mm；2.5、3.2和4 mm——65–75、90–100和120–140 A，12.5 × 40 mm；5 mm——165–185 A，15 × 40 mm；6.3 mm——240–250 A，18 × 40 mm（或用焊条制造商推荐最大值的90 %）。表面制备：奥氏体熔敷金属（< 30 FN）——光滑平整，用350 mm平锉沿焊缝方向锉削，锉刀轴线垂直于焊缝，不得交叉锉削，不得严重冷作；双相（> 30 FN）——用逐级变细的磨料磨削至600号或更细，不得过度施压、抛光或过热；表面在测量长度上连续，宽度至少5 mm，无氧化皮痕迹。

状态（PKN目录卡截至2026年10月10日）。PN-EN ISO 8249:2018-11（英文版）目录卡无撤销标记：标题“Spawanie -- Określanie liczby ferrytu (FN) w stopiwie nierdzewnych chromowo-niklowych stali austenitycznych i ferrytyczno-austenitycznych dupleks”（焊接——奥氏体和铁素体-奥氏体双相Cr-Ni不锈钢熔敷金属中铁素体数（FN）的测定；我方译文），发布于15-11-2018，40页，冶金部门，KT 165焊接及相关工艺技术委员会，“取代：PN-EN ISO 8249:2005 - 波兰语版”，“采用：EN ISO 8249:2018 [IDT]，ISO 8249:2018 [IDT]”，ICS 25.160.40。PN-EN ISO 8249:2005目录卡（波兰语版，曾采用EN ISO 8249:2000和ISO 8249:2000）：于15-11-2018撤销，被PN-EN ISO 8249:2018-11取代。因此现行版本仅有英文版。PKN检索（检索词“ISO 8249”，2026年10月10日）中还有PN-EN ISO 18249:2026-05的目录卡——那是另一项标准。iTeh目录（2026年10月10日读取）中ISO 8249:2018的状态为“Published”，最近一次定期复审于2026年8月29日以确认该标准结束。

实验室数量及书写形式（2026年10月10日的认可范围数据库副本，以及2026年10月10日读取的现行PCA文件）。编号8249出现在7家实验室的9条记录中：AB 001（2条记录）、AB 608、AB 1141、AB 1646、AB 1700（2条）、AB 1888和AB 1898；7份现行PCA文件中均有该标准，无暂停条目。书写形式：“PN-EN ISO 8249:2018-11”（5家实验室）、不带年份的“PN-EN ISO 8249”（AB 608）和不带PN的“EN ISO 8249:2018-11”（AB 1141）。“实验室”标签页（“PN-EN ISO 8249”）显示6家实验室；AB 1141因写法不带“PN-”不在其中。

实验室检测内容（副本和PCA文件）。奥氏体不锈钢焊缝和熔敷金属中的δ铁素体含量（AB 1700还有“铁素体数（FN）”），奥氏体复合层中的δ铁素体含量（AB 001），铬镍钢材料和熔敷金属中的δ铁素体含量（AB 1898），奥氏体钢和双相钢焊缝中的δ铁素体含量（AB 1141）。全部七家实验室都将技术描述为“磁感应法”。

容易得出看似正确结果的地方。第一——仪器原理与校准：标准的方法是标准磁铁的脱离力；按其他原理工作的仪器（例如磁感应原理，正如所有实验室在认可范围中所描述的检测）若直接用镀层厚度标准块校准，按5.4注可能给出误导性结果——此类仪器应按标准第8章校准。第二——FN不是百分数：FN较高时该数值可能把铁素体体积分数高估1.3–1.5倍；结果以FN给出。第三——超出范围的对象：标准排除铸件、锻件和变形产品；母材（AB 1898：“材料和熔敷金属”）不是熔敷金属。第四——表面：奥氏体堆焊试块的交叉锉削或严重冷作，以及磨削双相钢时过热，都会改变读数。第五——热处理：奥氏体化处理会改变铁素体的磁响应。

我们不提供的内容。所读标准样本止于6.3.2的标题（单次测量）。我们不提供堆焊试块上读数的数量和分布、结果的确定方法、第7或第8章（其他仪器的校准，包括按其他原理工作的仪器）、检测报告，也不提供完整的表2（我们给出了部分行）。

方法原理

在奥氏体和双相熔敷金属中，δ铁素体是唯一的铁磁相，因此试样与磁铁之间的吸引力随其比例增大而增大。仪器垂直于表面施加递增的力，直至标准磁铁（Ø 2 mm，半球形端部R = 1 mm）脱离，并测量脱离力；用非合金钢上非磁性铜镀层厚度标准块建立的校准曲线（表2或公式(1)）将力换算为铁素体数FN（ISO 8249:2018，第4和第5章）。

应用领域

• 以奥氏体为主和双相不锈钢的熔敷金属——焊态和热处理后（ISO 8249:2018，第1章）
• 用焊条制作的标准堆焊试块（焊条的分类和检验）；也推荐用于生产焊缝以及TIG、MIG/MAG和埋弧焊的熔敷金属
• 其他FN测量仪器的校准（第8章——内容未读）
• 认可范围中：7家实验室；均将技术描述为“磁感应法”

关键参数

标准

标准编号

PN-EN ISO 8249:2018-11 (wersja angielska; wprowadza EN ISO 8249:2018 [IDT] oraz ISO 8249:2018 [IDT])

标准名称（波兰语）

Spawanie — Określanie liczby ferrytu (FN) w stopiwie nierdzewnych chromowo-niklowych stali austenitycznych i ferrytyczno-austenitycznych dupleks

标准名称（英语）

Welding — Determination of Ferrite Number (FN) in austenitic and duplex ferritic-austenitic Cr-Ni stainless steel weld metals

分步操作程序

1. 校准

   测定标准磁铁从若干镀层厚度标准块上的脱离力；将厚度换算为FN（表2或公式(1)）并绘制校准曲线。其他原理的仪器——按第8章（其内容我们不提供）。

2. 堆焊试块（焊条）

   在底板上的铜条之间逐层堆焊至至少12.5 mm（视底板为13/18 mm）；电流按表3；道间温度 ≤ 100 °C；每道焊后改变方向。

3. 表面制备

   < 30 FN：沿焊缝锉削，不冷作；> 30 FN：磨削至600号，不过热；区域宽至少5 mm，无氧化皮痕迹。

4. 测量

   在制备好的表面上测量脱离力；读数的数量和分布以及结果计算我们不提供（6.3.2及以后——不在已读样本内）。

5. 结果

   以铁素体数FN报告，而非铁素体百分数；使用其他原理的仪器时注明校准方法。PN-EN ISO 8249:2018-11现行，PN-EN ISO 8249:2005于15-11-2018撤销（PKN目录卡截至2026年10月10日）。

所需设备与仪器

职业健康与安全

• 焊接堆焊试块——焊接烟尘（Cr-Ni钢）、电弧辐射、烧伤；热堆焊试块水淬——有蒸汽烫伤风险
• 磨削和锉削——眼睛和呼吸防护
• 技术提示：用镀层厚度标准块校准适用于测量标准磁铁脱离力的仪器

常见问题