奥氏体不锈钢及其焊材由于具有优异的耐腐蚀性能而受到日益广泛的关注。然而，据统计，每焊接1t不锈钢焊材大约可产生18～33kg烟尘，其中含有大量铬、铅等重金属元素。铬主要以金属铬、二价、三价和六价的形式存在。金属铬和二价铬(Cr(Ⅱ))的毒性很小，适量的三价铬(Cr(Ⅲ))是维持人体新陈代谢所必须的营养元素;而六价铬(Cr(Ⅵ))有剧毒，不仅对人体消化道和皮肤有刺激性，且易在肝、胃及内分泌腺中聚集，有致癌危险。烟尘中含有10～20％铬的氧化物(Cr2O3)，并且含有毒性很大的Cr(Ⅵ)。为了保证焊接人员的健康，2006年美国职业安全与健康管理局(OSHA)新颁布了焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的允许暴露极限值(PEL)，由原来的52μg/m3降低到3μg/m3，这就对环境友好型不锈钢焊材的设计提出了更高的要求。因此，有必要设计一种低Cr(Ⅵ)奥氏体不锈钢焊材并对焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的形成机制进行研究。　　本文针对以上问题，设计出一种低Cr(Ⅵ)奥氏体不锈钢E308L金属芯焊丝，与市售奥氏体不锈钢E308L实芯焊丝相比，焊接烟尘量降低10％，其Cr(Ⅵ)含量降低约30％。系统地分析了市售奥氏体不锈钢E308L实芯焊丝及自行设计的低Cr(Ⅵ)奥氏体不锈钢E308L金属芯焊丝的烟尘成分、物相组成、Cr(Ⅵ)含量、烟尘粒度。研究表明其烟尘主要成分是铁的氧化物以及少量锰、硅的化合物;随着所添加Zn、Zr元素含量的增加，烟尘中Cr(Ⅵ)含量明显降低;而烟尘粒子的粒径也随之增大。并研究了焊接电流、焊接电压、保护气成分等焊接工艺参数对其焊接烟尘量及Cr(Ⅵ)含量的影响规律:当焊接电压为18V时，保护气中氧分压较低时，可以大幅度降低焊接烟尘量及Cr(Ⅵ)含量。在此基础上，深入研究了所添加合金元素对自行设计的奥氏体不锈钢金属芯焊丝焊接烟尘及Cr(Ⅵ)含量的影响规律。　　其次，综合对比自行设计的焊丝与市售奥氏体不锈钢E308L实芯焊丝的工艺性能，主要表现在;送丝稳定、焊缝成型好、熔深深、飞溅低、平焊焊接性好。两种焊丝在飞溅率、焊接性等工艺性能方面相差不大，均能保证焊接的稳定进行。同时，焊接接头的耐晶间腐蚀性能良好，并未产生龟裂纹。焊接接头抗拉强度最低值585MPa，所设计的焊丝力学性能和工艺性能优异，均达到国际领先水平。　　最后，对自行设计的低Cr(Ⅵ)奥氏体不锈钢E308L金属芯焊丝的电弧物理特性进行定量评价。利用电弧焊接质量分析仪测试了几种焊丝焊接时的电参数，精确地描述了焊丝的电弧电压U、焊接电流Ⅰ等相关信息。综合评价得出:七种焊丝的焊接工艺性能由好到差的顺序为1＃，2＃，7＃，5＃，3＃，6＃，4＃。所自行设计的7＃环保型奥氏体不锈钢金属芯焊丝具有较好的焊接工艺性能，仅次于市售E308L奥氏体不锈钢实芯焊丝。