K: Olemme äskettäin aloittaneet työn, jossa osa komponenteista on pääasiassa valmistettu 304-luokan ruostumattomasta teräksestä, joka hitsataan itseensä ja pehmeän teräksen kanssa. Meillä on ollut halkeiluongelmia jopa 1,25 tuuman paksuisissa ruostumattomasta teräksestä tehtyjen hitsien yhteydessä. Mainittiin, että meillä on vähän ferriittiä. Voitteko selittää, mitä tämä on ja miten se korjataan?
V: Tämä on hyvä kysymys. Kyllä, voimme auttaa sinua ymmärtämään, mitä alhainen ferriittimäärä tarkoittaa ja miten se voidaan estää.
Tarkastellaan ensin ruostumattoman teräksen (SS) määritelmää ja sitä, miten ferriitti liittyy hitsattuihin liitoksiin. Musta teräs ja seokset sisältävät yli 50 % rautaa. Tämä sisältää kaikki hiiliteräkset, ruostumattomat teräkset ja muut määritellyt ryhmät. Alumiini, kupari ja titaani eivät sisällä rautaa, joten ne ovat erinomaisia ​​esimerkkejä ei-rautametalliseoksista.
Tämän seoksen pääkomponentit ovat hiiliteräs, jossa on vähintään 90 % rautaa, ja ruostumaton teräs (SS), jossa on 70–80 % rautaa. Jotta seos voidaan luokitella ruostumattomaksi teräkseksi, siinä on oltava vähintään 11,5 % lisättyä kromia. Tämän vähimmäiskynnyksen ylittävät kromipitoisuudet edistävät kromioksidikalvojen muodostumista teräspinnoille ja estävät hapettumisen, kuten ruosteen (rautaoksidin) tai kemiallisen hyökkäyksen aiheuttaman korroosion.
SS jaetaan pääasiassa kolmeen ryhmään: austeniittiin, ferriittiin ja martensiittiin. Niiden nimi tulee niitä muodostavasta huoneenlämpötilassa vallitsevasta kiderakenteesta. Toinen yleinen ryhmä on duplex-SS, jonka kiderakenne on tasapainossa ferriitin ja austeniitin välillä.
Austeniittiset laadut, 300-sarja, sisältävät 16–30 % kromia ja 8–40 % nikkeliä, muodostaen pääasiassa austeniittisen kiderakenteen. Austeniitti-ferriittisuhteen muodostumisen edistämiseksi teräksenvalmistusprosessin aikana lisätään stabilointiaineita, kuten nikkeliä, hiiltä, ​​mangaania ja typpeä. Joitakin yleisiä laatuja ovat 304, 316 ja 347. Tarjoaa hyvän korroosionkestävyyden; käytetään pääasiassa elintarvike-, kemian-, lääke- ja kryogeenisissä sovelluksissa. Ferriitin muodostumisen hallinta antaa erinomaisen sitkeyden matalissa lämpötiloissa.
Ferriittinen ruostumaton teräs on täysin magneettinen 400-sarjan laatu, joka sisältää 11,5–30 % kromia ja jolla on vallitseva ferriittinen kiderakenne. Ferriitin muodostumisen edistämiseksi teräksen valmistuksessa käytetään stabilointiaineita, kuten kromia, piitä, molybdeeniä ja niobiumia. Tämän tyyppisiä ruostumattomia teräslajeja käytetään yleisesti autojen pakokaasujärjestelmissä ja voimalaitoksissa, ja niiden käyttö korkeissa lämpötiloissa on rajoitettua. Useita yleisesti käytettyjä tyyppejä ovat 405, 409, 430 ja 446.
Martensiittiset teräkset, joita kutsutaan myös 400-sarjaksi, kuten 403, 410 ja 440, ovat magneettisia, sisältävät 11,5–18 % kromia ja niiden kiderakenne on martensiittia. Tällä yhdistelmällä on alhaisin kultapitoisuus, minkä vuoksi niiden valmistus on edullisinta. Ne tarjoavat jonkin verran korroosionkestävyyttä ja erinomaista lujuutta, ja niitä käytetään yleisesti ruokailuvälineissä, hammas- ja kirurgisissa laitteissa, keittoastioissa ja tietyntyyppisissä työkaluissa.
Kun hitsaat ruostumatonta terästä, substraatin tyyppi ja sen käyttökohde määräävät sopivan lisäainemetallin. Jos käytät kaasusuojausprosessia, sinun on ehkä kiinnitettävä erityistä huomiota suojakaasuseoksiin tiettyjen hitsaukseen liittyvien ongelmien välttämiseksi.
304-teräksen juottamiseen itseensä tarvitset E308/308L-elektrodin. ”L” tarkoittaa vähähiilistä, mikä auttaa estämään raerajakorroosiota. Näiden elektrodien hiilipitoisuus on alle 0,03 %; mikä tahansa tätä suurempi pitoisuus lisää hiilen saostumisen riskiä raerajoille ja yhtymiselle kromin kanssa kromikarbideiksi, mikä vähentää tehokkaasti teräksen korroosionkestävyyttä. Tämä tulee ilmi, jos korroosiota esiintyy ruostumattomasta teräksestä valmistettujen hitsattujen liitosten lämpövaikutusvyöhykkeellä (HAZ). Toinen L-luokan ruostumattomasta teräksestä tehty huomioitava seikka on, että niiden vetolujuus korkeissa käyttölämpötiloissa on alhaisempi kuin suorien ruostumattomasta teräksestä valmistettujen laatujen.
Koska 304 on austeniittinen ruostumaton teräs, vastaava hitsausmetalli sisältää suurimman osan austeniitista. Itse elektrodi sisältää kuitenkin ferriittistä stabilointiainetta, kuten molybdeeniä, ferriitin muodostumisen edistämiseksi hitsausmetallissa. Valmistajat yleensä ilmoittavat hitsausmetallille tyypillisen ferriittimäärän. Kuten aiemmin mainittiin, hiili on vahva austeniittinen stabilointiaine, ja näistä syistä on tärkeää estää sen lisääminen hitsausmetalliin.
Ferriittiluvut johdetaan Schaefflerin kaaviosta ja WRC-1992-kaaviosta, joissa käytetään nikkelin ja kromin ekvivalenttikaavoja arvon laskemiseen. Kaavioon piirrettynä tuloksena on normalisoitu luku. Ferriittiluku 0:n ja 7:n välillä vastaa hitsausmetallissa olevan ferriittikiteisen rakenteen tilavuusprosenttia; suuremmilla prosenttiosuuksilla ferriittiluku kasvaa kuitenkin nopeammin. Muista, että ruostumattomasta teräksestä valmistettu ferriitti ei ole sama asia kuin hiiliteräsferriitti, vaan faasi nimeltä deltaferriitti. Austeniittisella ruostumattomalla teräksellä ei ole korkean lämpötilan prosesseihin, kuten lämpökäsittelyyn, liittyviä faasimuutoksia.
Ferriitin muodostuminen on toivottavaa, koska se on sitkeämpää kuin austeniitti, mutta sitä on hallittava. Alhainen ferriittimäärä voi tuottaa hitsauksia, joilla on erinomainen korroosionkestävyys joissakin sovelluksissa, mutta ne ovat erittäin alttiita kuumahalkeilulle hitsauksen aikana. Yleisissä käyttöolosuhteissa ferriittimäärän tulisi olla 5–10, mutta joissakin sovelluksissa saatetaan tarvita pienempiä tai suurempia arvoja. Ferriitit voidaan helposti tarkistaa työssä ferriitti-indikaattorilla.
Koska mainitsit, että sinulla on halkeiluongelmia ja alhainen ferriittimäärä, sinun on tarkasteltava lisäainemetalliasi tarkasti ja varmistettava, että se tuottaa riittävästi ferriittimäärää – noin 8:n pitäisi auttaa. Jos käytät täytelankahitsausta (FCAW), näiden lisäaineiden hitsauksessa käytetään tyypillisesti 100 % hiilidioksidisuojakaasua tai 75 % argonia ja 25 % CO2:ta, mikä voi aiheuttaa hiilen kertymistä hitsausmetalliin. Voit halutessasi siirtyä kaasumetallihitsausprosessiin (GMAW) ja käyttää 98 % argonia ja 2 % happea sisältävää seosta hiilen kertymisen mahdollisuuden vähentämiseksi.
Ruostumattoman teräksen hitsaukseen hiiliteräkseen on käytettävä E309L-lisäainetta. Tätä lisäainetta käytetään erityisesti erilaisten metallien hitsaukseen, ja se muodostaa tietyn määrän ferriittiä sen jälkeen, kun hiiliteräs on laimennettu hitsiin. Koska hiiliteräs absorboi jonkin verran hiiltä, ​​lisäaineeseen lisätään ferriittistä stabilointiainetta, joka estää hiilen taipumusta muodostaa austeniittia. Tämä auttaa estämään lämpöhalkeilua hitsaussovelluksissa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että jos haluat poistaa kuumahalkeamat austeniittisista ruostumattomasta teräksestä hitsatuista liitoksista, varmista riittävä ferriittilisäaineen määrä ja noudata hyviä hitsauskäytäntöjä. Pidä lämmöntuonti alle 50 kJ/tuuma, pidä palkojen välinen lämpötila kohtuullinen tai matala ja varmista, että juotosliitokset ovat puhtaita epäpuhtauksista ennen juottamista. Käytä sopivaa mittaria tarkistaaksesi hitsatun liitoksen ferriitin määrän, pyrkien siihen 5–10.
WELDER, aiemmin Practical Welding Today, esittelee oikeita ihmisiä, jotka valmistavat tuotteita, joita käytämme ja joiden kanssa työskentelemme päivittäin. Tämä lehti on palvellut hitsausyhteisöä Pohjois-Amerikassa yli 20 vuoden ajan.
Nyt täydellä pääsyllä The FABRICATORin digitaaliseen versioon, helppo pääsy arvokkaisiin alan resursseihin.
The Tube & Pipe Journalin digitaalinen versio on nyt täysin saavutettavissa, ja se tarjoaa helpon pääsyn arvokkaisiin alan resursseihin.
Nauti täydestä pääsystä STAMPING Journalin digitaaliseen versioon, joka tarjoaa uusimmat tekniset edistysaskeleet, parhaat käytännöt ja alan uutiset metallinleimausmarkkinoille.
Nyt täydellä pääsyllä The Fabricator en Español -lehden digitaaliseen versioon, helppo pääsy arvokkaisiin alan resursseihin.