س: بدأنا مؤخرًا في بعض الأعمال التي تتطلب تصنيع بعض المكونات بشكل أساسي من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، وهو ملحوم بذاته وبالفولاذ الصلب. واجهنا بعض المشاكل المتعلقة بتشقق اللحام بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للصدأ بسماكة تصل إلى 1.25 بوصة. وذُكر أن مستويات الفريت لدينا منخفضة. هل يمكنك شرح هذه المشكلة وكيفية إصلاحها؟
ج: هذا سؤال جيد. نعم، يمكننا مساعدتك في فهم معنى انخفاض مستوى الفريت وكيفية الوقاية منه.
أولاً، لنلقِ نظرة على تعريف الفولاذ المقاوم للصدأ (SS) وعلاقة الفريت بالوصلات الملحومة. يحتوي الفولاذ الأسود وسبائكه على أكثر من 50% من الحديد. وهذا يشمل جميع أنواع الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ، بالإضافة إلى بعض المجموعات الأخرى. لا يحتوي الألومنيوم والنحاس والتيتانيوم على الحديد، لذا فهي أمثلة ممتازة على السبائك غير الحديدية.
المكونات الرئيسية لهذه السبائك هي الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على نسبة حديد لا تقل عن 90%، والفولاذ المقاوم للصدأ الذي يحتوي على نسبة حديد تتراوح بين 70 و80%. لتصنيفه على أنه فولاذ مقاوم للصدأ، يجب أن يحتوي على نسبة كروم لا تقل عن 11.5%. تُعزز مستويات الكروم التي تزيد عن هذا الحد الأدنى تكوين طبقة من أكسيد الكروم على أسطح الفولاذ، وتمنع تكون الأكسدة مثل الصدأ (أكسيد الحديد) أو التآكل الكيميائي.
يُقسّم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل رئيسي إلى ثلاث مجموعات: الأوستنيتي، والفريتي، والمارتنسيتي. يُشتق اسمه من بنيته البلورية في درجة حرارة الغرفة. ومن المجموعات الشائعة الأخرى الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، الذي يُمثّل توازنًا بين الفريت والأوستينيت في بنيته البلورية.
تحتوي الدرجات الأوستنيتية، السلسلة 300، على نسبة تتراوح بين 16% و30% من الكروم و8% و40% من النيكل، مما يُشكل بنية بلورية أوستنيتية في الغالب. تُضاف مُثبتات مثل النيكل والكربون والمنغنيز والنيتروجين أثناء عملية تصنيع الفولاذ للمساعدة في تشكيل نسبة الأوستينيت إلى الفريت. من بين الدرجات الشائعة 304 و316 و347. تتميز هذه الدرجات بمقاومة جيدة للتآكل، وتُستخدم بشكل رئيسي في الصناعات الغذائية والكيميائية والدوائية والصناعات المُبرّدة. كما أن التحكم في تكوين الفريت يُوفر صلابة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة.
الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي هو صنف من سلسلة 400، يتميز بمغناطيسيته الكاملة، ويحتوي على نسبة تتراوح بين 11.5% و30% من الكروم، ويغلب عليه التركيب البلوري الفريتي. لتعزيز تكوين الفريت، تُستخدم مواد تثبيت مثل الكروم والسيليكون والموليبدينوم والنيوبيوم أثناء إنتاج الفولاذ. تُستخدم هذه الأنواع من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في أنظمة عوادم السيارات وأنظمة نقل الحركة، ولها تطبيقات محدودة في درجات الحرارة العالية. من الأنواع الشائعة الاستخدام: 405، 409، 430، و446.
الدرجات المارتنسيتية، المعروفة أيضًا باسم سلسلة 400، مثل 403 و410 و440، مغناطيسية، وتحتوي على نسبة تتراوح بين 11.5% و18% من الكروم، ولها بنية بلورية مارتنسيتية. يحتوي هذا المزيج على أقل نسبة من الذهب، مما يجعله الأقل تكلفة في الإنتاج. كما يتميز بمقاومة جيدة للتآكل، وقوة تحمل فائقة، ويُستخدم بشكل شائع في أدوات المائدة، ومعدات طب الأسنان والجراحة، وأواني الطبخ، وبعض أنواع الأدوات.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يُحدد نوع الركيزة وتطبيقها في الخدمة معدن الحشو المناسب للاستخدام. إذا كنت تستخدم عملية غازات الحماية، فقد تحتاج إلى إيلاء اهتمام خاص لمخاليط غازات الحماية لتجنب بعض مشاكل اللحام.
للحام الفولاذ 304 ببعضه، ستحتاج إلى قطب كهربائي E308/308L. يرمز الحرف "L" إلى انخفاض الكربون، مما يساعد على منع التآكل بين الحبيبات. محتوى الكربون في هذه الأقطاب أقل من 0.03%، وعند تجاوز هذه القيمة، يزداد خطر ترسب الكربون عند حدود الحبيبات وترابط الكروم لتكوين كربيدات الكروم، مما يقلل بشكل كبير من مقاومة الفولاذ للتآكل. يتضح هذا جليًا عند حدوث التآكل في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) من لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ. ومن الاعتبارات الأخرى المتعلقة بالفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة L انخفاض قوة شده عند درجات حرارة التشغيل المرتفعة مقارنةً بدرجات الفولاذ المقاوم للصدأ العادية.
بما أن الفولاذ المقاوم للصدأ 304 نوع أوستنيتي، فإن معدن اللحام المُناسب له يحتوي على معظم الأوستينيت. ومع ذلك، يحتوي القطب نفسه على مُثبِّت فيريت مثل الموليبدينوم لتعزيز تكوين الفريت في معدن اللحام. عادةً ما يُدرج المُصنِّعون نطاقًا نموذجيًا لكمية الفريت في معدن اللحام. وكما ذُكر سابقًا، يُعد الكربون مُثبِّتًا أوستنيتيًا قويًا، ولذلك من الضروري منع إضافته إلى معدن اللحام.
تُشتق أرقام الفريت من مخطط شيفلر ومخطط WRC-1992، اللذين يستخدمان صيغ مكافئة للنيكل والكروم لحساب القيمة التي تُعطي عند رسمها على المخطط رقمًا مُوحدًا. يُمثل رقم الفريت الذي يتراوح بين 0 و7 النسبة المئوية لحجم البنية البلورية الفريتية الموجودة في معدن اللحام، ومع ذلك، يزداد رقم الفريت بسرعة أكبر عند نسب مئوية أعلى. تجدر الإشارة إلى أن الفريت في الفولاذ المقاوم للصدأ ليس هو نفسه فيريت الفولاذ الكربوني، بل هو طور يُسمى دلتا فيريت. لا يخضع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي للتحولات الطورية المرتبطة بعمليات درجات الحرارة العالية مثل المعالجة الحرارية.
يُعد تكوين الفريت مرغوبًا فيه لأنه أكثر ليونة من الأوستينيت، ولكن يجب التحكم فيه. يُوفر محتوى الفريت المنخفض مقاومة ممتازة للتآكل في بعض التطبيقات، إلا أنه معرض بشدة للتشقق الساخن أثناء اللحام. في ظروف الاستخدام العامة، يجب أن يتراوح عدد الفريتات بين 5 و10، ولكن قد تتطلب بعض التطبيقات قيمًا أقل أو أعلى. يمكن فحص الفريتات بسهولة في مكان العمل باستخدام مؤشر الفريت.
بما أنك ذكرتَ أنك تعاني من مشاكل التشقق وانخفاض مستوى الفريت، فعليكَ فحص معدن الحشو بدقة والتأكد من أنه يُنتج كمية كافية من الفريت - حوالي 8 فيريتات كافية. كذلك، إذا كنتَ تستخدم لحام القوس المعدني المُصهور (FCAW)، فإن هذه المعادن الحشو عادةً ما تستخدم غازًا واقيًا مكونًا من 100% من ثاني أكسيد الكربون، أو خليطًا من 75% أرجون و25% ثاني أكسيد الكربون، مما قد يُسبب امتصاص معدن اللحام للكربون. يمكنكَ الانتقال إلى عملية لحام القوس المعدني (GMAW) واستخدام خليط مكون من 98% أرجون و2% أكسجين لتقليل احتمالية ترسب الكربون.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالفولاذ الكربوني، يجب استخدام مادة الحشو E309L. يُستخدم هذا المعدن الحشو خصيصًا للحام المعادن غير المتشابهة، ويُشكل كمية معينة من الفريت بعد ذوبان الفولاذ الكربوني في اللحام. ولأن الفولاذ الكربوني يمتص بعض الكربون، تُضاف مثبتات الفريت إلى معدن الحشو لمقاومة ميل الكربون لتكوين الأوستينيت. وهذا يُساعد على منع التشقق الحراري أثناء اللحام.
لذا، إذا كنت ترغب في إصلاح الشقوق الساخنة في لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، فافحص معدن حشو الفريت للتأكد من تماسكه، واتبع أفضل ممارسات اللحام. حافظ على مدخلات الحرارة أقل من 50 كيلوجول/بوصة، وحافظ على درجات حرارة بينية متوسطة إلى منخفضة، وتأكد من نظافة وصلات اللحام قبل اللحام. استخدم المقياس المناسب للتحقق من كمية الفريت في اللحام، مع التركيز على 5-10.
مجلة "ويلدر"، المعروفة سابقًا باسم "براكتيكال ويلدنج توداي"، تُمثل الأشخاص الحقيقيين الذين يصنعون المنتجات التي نستخدمها ونعمل بها يوميًا. تخدم هذه المجلة مجتمع اللحام في أمريكا الشمالية منذ أكثر من 20 عامًا.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The FABRICATOR، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبحت النسخة الرقمية من مجلة The Tube & Pipe Journal متاحة الآن بشكل كامل، مما يوفر سهولة الوصول إلى الموارد الصناعية القيمة.
احصل على وصول رقمي كامل إلى مجلة STAMPING Journal، التي تضم أحدث التقنيات وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن، مع إمكانية الوصول الرقمي الكامل إلى The Fabricator en Español، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.