K: Olemme äskettäin aloittaneet työn, joka vaatii joidenkin komponenttien valmistusta pääasiassa 304-luokan ruostumattomasta teräksestä, joka hitsataan itseensä ja pehmeään teräkseen. Meillä on ollut ongelmia hitsauksen halkeamien kanssa ruostumattoman teräksen ja muiden jopa 1,25 tuuman paksuisten ruostumattomien terästen välillä. Mainittiin, että meillä on alhainen ferriittipitoisuus. Voitteko selittää, mitä se on ja miten se korjataan?
V: Hyvä kysymys. Kyllä, voimme auttaa sinua ymmärtämään, mitä alhainen ferriittipitoisuus tarkoittaa ja miten sitä voidaan estää.
Ensin tarkastellaan ruostumattoman teräksen (SS) määritelmää ja sitä, miten ferriitti liittyy hitsattuihin liitoksiin. Musta teräs ja seokset sisältävät yli 50 % rautaa. Tähän sisältyvät kaikki hiiliteräkset ja ruostumattomat teräkset sekä tietyt muut ryhmät. Alumiini, kupari ja titaani eivät sisällä rautaa, joten ne ovat erinomaisia ​​esimerkkejä ei-rautametalliseoksista.
Tämän seoksen pääkomponentit ovat hiiliteräs, jonka rautapitoisuus on vähintään 90 %, ja ruostumaton teräs, jonka rautapitoisuus on 70–80 %. Jotta seos voidaan luokitella ruostumattomaksi teräkseksi, siinä on oltava vähintään 11,5 % lisättyä kromia. Tämän vähimmäiskynnyksen ylittävät kromipitoisuudet edistävät kromioksidikalvon muodostumista teräspinnoille ja estävät hapettumisen, kuten ruosteen (rautaoksidin) tai kemiallisen korroosion, muodostumisen.
Ruostumaton teräs jaetaan pääasiassa kolmeen ryhmään: austeniittiseen, ferriittiseen ja martensiittiseen. Niiden nimi tulee niiden huoneenlämmössä vallitsevasta kiderakenteesta. Toinen yleinen ryhmä on duplex-ruostumaton teräs, jonka kiderakenne on tasapainossa ferriitin ja austeniitin välillä.
Austeniittiset laadut, 300-sarja, sisältävät 16–30 % kromia ja 8–40 % nikkeliä, muodostaen pääasiassa austeniittisen kiderakenteen. Teräksenvalmistusprosessin aikana lisätään stabilointiaineita, kuten nikkeliä, hiiltä, ​​mangaania ja typpeä, austeniitti-ferriittisuhteen muodostamiseksi. Joitakin yleisiä laatuja ovat 304, 316 ja 347. Tarjoaa hyvän korroosionkestävyyden; käytetään pääasiassa elintarvike-, kemian-, lääke- ja kryogeenisessä teollisuudessa. 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 pääasiassa ferriittinen kiderakenne. Ferriitin muodostumisen edistämiseksi teräksen valmistuksen aikana käytetään stabilointiaineita, kuten kromia, piitä, molybdeeniä ja niobiumia. Tämän tyyppisiä ruostumattomia teräsiä käytetään yleisesti autojen pakoputkistoissa ja voimansiirrossa, ja niiden käyttö korkeissa lämpötiloissa on rajoitettua. Useita yleisesti käytettyjä tyyppejä: 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 niillä on martensiittinen kiderakenne. Tällä yhdistelmällä on alhaisin kultapitoisuus, minkä vuoksi niiden valmistus on edullisinta. Ne tarjoavat jonkin verran korroosionkestävyyttä ja erinomaisen lujuuden, ja niitä käytetään yleisesti ruokailuvälineissä, hammaslääketieteellisissä ja kirurgisissa laitteissa, keittoastioissa ja tietyntyyppisissä työkaluissa.
Kun hitsaat ruostumatonta terästä, substraatin tyyppi ja sen käyttötarkoitus määräävät käytettävän lisäainemetallin. Jos käytät suojakaasuprosessia, 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 %. Jos tämä arvo ylitetään, hiilen kerrostumisen riski raerajoille ja kromin sitoutuminen kromikarbideiksi kasvaa, mikä heikentää tehokkaasti teräksen korroosionkestävyyttä. Tämä tulee ilmeiseksi, jos korroosiota esiintyy ruostumattoman teräksen hitsien lämpövaikutusvyöhykkeellä (HAZ). Toinen huomioitava seikka L-luokan ruostumattomassa teräksessä on, että sen vetolujuus korkeissa käyttölämpötiloissa on alhaisempi kuin suorilla ruostumattomilla teräksillä.
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 tyypillisen vaihteluvälin hitsausmetallin ferriitin määrälle. Kuten aiemmin mainittiin, hiili on vahva austeniittinen stabilointiaine, ja näistä syistä on tärkeää estää sen lisääminen hitsausmetalliin.
Ferriittiluvut johdetaan Schefflerin kaaviosta ja WRC-1992-kaaviosta, joissa käytetään nikkeli- ja kromiekvivalenttikaavoja sen arvon laskemiseen, joka kaavioon piirrettynä antaa normalisoidun luvun. Ferriittiluku välillä 0–7 vastaa hitsausmetallissa olevan ferriittisen kiderakenteen tilavuusprosenttia, mutta suuremmilla prosenttiosuuksilla ferriittiluku kasvaa nopeammin. Muista, että ruostumattoman teräksen ferriitti ei ole sama asia kuin hiiliteräksen ferriitti, vaan faasi nimeltä deltaferriitti. Austeniittinen ruostumaton teräs ei läpikäy faasimuutoksia, jotka liittyvät korkean lämpötilan prosesseihin, kuten lämpökäsittelyyn.
Ferriitin muodostuminen on toivottavaa, koska se on sitkeämpää kuin austeniitti, mutta sitä on hallittava. Alhainen ferriittipitoisuus voi tarjota hitsauksille erinomaisen korroosionkestävyyden joissakin sovelluksissa, mutta ne ovat erittäin alttiita kuumahalkeilulle hitsauksen aikana. Yleisesti ottaen ferriittien lukumäärän tulisi olla 5–10, mutta joissakin sovelluksissa saatetaan vaatia pienempiä tai suurempia arvoja. Ferriitit voidaan helposti tarkistaa työpaikalla ferriitti-indikaattorilla.
Koska mainitsit, että sinulla on ongelmia halkeilun ja alhaisten ferriittien kanssa, sinun kannattaa tarkastella lisäainemetalliasi tarkasti ja varmistaa, että se tuottaa riittävästi ferriittejä – noin 8 ferriitin pitäisi riittää. Jos käytät täytelankahitsausta (FCAW), näissä lisäaineissa käytetään tyypillisesti 100 % hiilidioksidia tai 75 % argonia ja 25 % CO2:ta sisältävää suojakaasua, mikä voi saada hitsausaineen imemään hiiltä. Voit siirtyä metallikaarihitsaukseen (GMAW) ja käyttää 98 % argonia ja 2 % happea sisältävää seosta hiilikerrostumien mahdollisuuden vähentämiseksi.
Ruostumatonta terästä hiiliteräkseen hitsattaessa on käytettävä lisäainetta E309L. Tätä lisäainetta käytetään erityisesti erilaisten metallien hitsaukseen, ja se muodostaa tietyn määrän ferriittiä hiiliteräksen liuottua hitsiin. Koska hiiliteräs imee jonkin verran hiiltä, ​​lisäaineeseen lisätään ferriittistä stabilointiainetta, joka estää hiilen taipumusta muodostaa austeniittia. Tämä auttaa estämään lämpöhalkeilua hitsauksen aikana.
Yhteenvetona voidaan todeta, että jos haluat korjata kuumia halkeamia austeniittisissa ruostumattomasta teräksestä tehdyissä hitsauksissa, tarkista, että ferriittiä on riittävästi ja noudata hyviä hitsauskäytäntöjä. Pidä lämmöntuonti alle 50 kJ/tuuma, pidä palkojen välinen lämpötila kohtuullinen tai matala ja varmista, että juotosliitokset ovat puhtaat ennen juottamista. Käytä sopivaa ferriitin määrää hitsissä sopivalla mittarilla, tavoitteena 5–10.
WELDER, aiemmin nimeltään Practical Welding Today, edustaa niitä oikeita ihmisiä, jotka valmistavat tuotteita, joita käytämme ja joiden kanssa työskentelemme päivittäin. Tämä lehti on palvellut hitsausyhteisöä Pohjois-Amerikassa yli 20 vuoden ajan.
Nyt täydet oikeudet 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.
Hanki täysi digitaalinen pääsy STAMPING Journaliin, joka sisältää uusimman teknologian, parhaat käytännöt ja alan uutiset metallileimausmarkkinoilta.
Nyt kun sinulla on täysi digitaalinen pääsy The Fabricator en Españoliin, sinulla on helppo pääsy arvokkaisiin alan resursseihin.