K: Nemrégiben elkezdtünk olyan munkákat, amelyekhez elsősorban 304-es minőségű rozsdamentes acélból kell készülniük, amelyet önmagához és lágyacélhoz hegesztenek. Akár 1,25 hüvelyk vastagságú rozsdamentes acél és rozsdamentes acél közötti hegesztési varratoknál repedési problémákat tapasztaltunk. Említették, hogy alacsony a ferrittartalmunk. El tudná magyarázni, hogy mi ez, és hogyan lehet megoldani?
V: Ez egy jó kérdés. Igen, segíthetünk megérteni, mit jelent az alacsony ferritszám, és hogyan előzhető meg.
Először is, tekintsük át a rozsdamentes acél (SS) definícióját és azt, hogy a ferrit hogyan viszonyul a hegesztett kötésekhez. A fekete acél és ötvözetei több mint 50% vasat tartalmaznak. Ez magában foglalja az összes szén- és rozsdamentes acélt, valamint más meghatározott csoportokat. Az alumínium, a réz és a titán nem tartalmaz vasat, így kiváló példái a színesfémötvözeteknek.
Ennek az ötvözetnek a fő alkotóelemei a legalább 90%-ban vasat tartalmazó szénacél és a 70-80%-ban vasat tartalmazó rozsdamentes acél (SS). Ahhoz, hogy rozsdamentes acélként lehessen besorolni, legalább 11,5% hozzáadott krómmal kell rendelkeznie. Az ezen minimális küszöbérték feletti krómszint elősegíti a króm-oxid filmek kialakulását az acélfelületeken, és megakadályozza az oxidáció kialakulását, például a rozsda (vas-oxid) vagy a kémiai támadás okozta korróziót.
Az SS-t főként három csoportra osztják: ausztenitre, ferritre és martenzitre. Nevüket a szobahőmérsékletű kristályszerkezetükről kapták, amelyből felépítik őket. Egy másik gyakori csoport a duplex SS, amely a ferrit és az ausztenit közötti egyensúlyt képviseli a kristályszerkezetben.
Az ausztenites acélok, a 300-as sorozat, 16-30% krómot és 8-40% nikkelt tartalmaznak, túlnyomórészt ausztenites kristályszerkezetet alkotva. Az ausztenit-ferrit arány kialakulásának elősegítése érdekében stabilizátorokat, például nikkelt, szenet, mangánt és nitrogént adnak az acélgyártási folyamat során. Néhány gyakori minőség a 304, 316 és 347. Jó korrózióállóságot kínál; elsősorban élelmiszeriparban, vegyiparban, gyógyszeriparban és kriogén alkalmazásokban használják. A ferritképződés szabályozása kiváló alacsony hőmérsékleti szívósságot biztosít.
A ferrites rozsdamentes acél egy 400-as sorozatú minőség, amely teljesen mágneses, 11,5–30% krómot tartalmaz, és ferrites túlnyomórészt kristályszerkezettel rendelkezik. A ferrit képződésének elősegítése érdekében az acélgyártás során stabilizátorokat használnak, például krómot, szilíciumot, molibdént és nióbiumot. Az ilyen típusú rozsdamentes acélokat általában autóipari kipufogórendszerekben és erőművekben használják, és korlátozottan alkalmazhatók magas hőmérsékleten. Számos gyakran használt típus a 405, 409, 430 és 446.
A martenzites minőségek, amelyeket a 400-as sorozat jelöl, mint például a 403, 410 és 440, mágnesesek, 11,5% és 18% közötti krómtartalmúak, és martenzites kristályszerkezettel rendelkeznek. Ez a kombináció rendelkezik a legalacsonyabb aranytartalommal, ami a legolcsóbbá teszi az előállításukat. Bizonyos korrózióállóságot és kiváló szilárdságot biztosítanak, és általában asztali edényekben, fogászati ​​és sebészeti eszközökben, főzőedényekben és bizonyos típusú szerszámokban használják őket.
SS hegesztésekor az aljzat típusa és annak alkalmazási területe határozza meg a megfelelő hozaganyagot. Ha gázvédő eljárást alkalmaz, akkor bizonyos hegesztéssel kapcsolatos problémák megelőzése érdekében különös figyelmet kell fordítania a védőgázkeverékekre.
A 304-es acél önmagához forrasztásához E308/308L elektródára lesz szükség. Az „L” az alacsony széntartalmú acélt jelenti, ami segít megelőzni a szemcseközi korróziót. Ezeknek az elektródáknak a széntartalma 0,03% alatt van; ennél nagyobb érték növeli a szén kicsapódásának kockázatát a szemcsehatárokon, és a krómmal kombinálva króm-karbidokat képez, ami hatékonyan csökkenti az acél korrózióállóságát. Ez akkor válik nyilvánvalóvá, ha korrózió lép fel az rozsdamentes acél hegesztett kötések hőhatásövezetében (HAZ). Az L minőségű rozsdamentes acél további szempontja, hogy magasabb üzemi hőmérsékleten alacsonyabb szakítószilárdsággal rendelkeznek, mint a közvetlen rozsdamentes acél fajták.
Mivel a 304-es acél egy ausztenites típusú rozsdamentes acél, a megfelelő hegesztőanyag tartalmazza az ausztenit nagy részét. Maga az elektróda azonban tartalmaz egy ferritstabilizátort, például molibdént, hogy elősegítse a ferrit képződését a hegesztőanyagban. A gyártók általában megadják a hegesztőanyag tipikus ferritmennyiségét. Amint azt korábban említettük, a szén egy erős ausztenites stabilizátor, ezért kritikus fontosságú megakadályozni, hogy a hegesztőanyaghoz adjuk.
A ferritszámokat a Schaeffler-diagramból és a WRC-1992-es diagramból származtatják, amelyek nikkel- és krómegyenérték-képleteket használnak az érték kiszámításához, amelyet a diagramon ábrázolva egy normalizált számot kapunk. A 0 és 7 közötti ferritszám a hegesztési varratban jelen lévő ferrit kristályszerkezet térfogatszázalékának felel meg; magasabb százalékoknál azonban a ferritszám gyorsabban növekszik. Ne feledje, hogy a rozsdamentes acélban lévő ferrit nem ugyanaz, mint a szénacél ferrit, hanem egy delta-ferritnek nevezett fázis. Az ausztenites rozsdamentes acélnak nincsenek fázisátalakulásai, amelyek a magas hőmérsékletű folyamatokkal, például a hőkezeléssel járnának.
A ferrit képződése kívánatos, mivel képlékenyebb, mint az ausztenit, de ezt szabályozni kell. Az alacsony ferritszám bizonyos alkalmazásokban kiváló korrózióállóságú hegesztési varratokat eredményezhet, de hegesztés közben rendkívül hajlamosak a forró repedésekre. Általános felhasználási körülmények között a ferritszámnak 5 és 10 között kell lennie, de egyes alkalmazásokhoz alacsonyabb vagy magasabb értékekre lehet szükség. A ferritek könnyen ellenőrizhetők a munkavégzés során ferritindikátor segítségével.
Mivel említetted, hogy repedésproblémákkal és alacsony ferritszámmal küzdesz, alaposan meg kell vizsgálnod a hozagosítóanyagot, és meg kell győződnöd arról, hogy elegendő ferritszámot termel – a 8 körüli érték segíthet. Továbbá, ha porbeles ívhegesztést (FCAW) használsz, ezek a hozagosítóanyagok jellemzően 100%-os szén-dioxid védőgázt vagy 75%-os argon/25%-os CO2 keveréket használnak, ami szénlerakódást okozhat a hegesztőfémben. Érdemes lehet áttérni gázos ívhegesztésre (GMAW), és 98%-os argon/2%-os oxigén keveréket használni a szénlerakódás lehetőségének csökkentése érdekében.
SS és szénacél hegesztéséhez E309L hozagatóanyagot kell használni. Ezt a hozagatóanyagot kifejezetten különböző fémek hegesztésére használják, és miután a szénacélt a hegesztési varratba hígítják, bizonyos mennyiségű ferritet képez. Mivel a szénacél némi szenet abszorbeál, ferritstabilizátorokat adnak a hozagatóanyaghoz, hogy ellensúlyozzák a szén ausztenitképződési hajlamát. Ez segít megelőzni a hőrepedést hegesztési alkalmazásokban.
Összefoglalva, ha el akarja kerülni a forró repedéseket az ausztenites rozsdamentes acél hegesztett kötéseken, ellenőrizze a megfelelő ferrit hozaganyagot, és kövesse a helyes hegesztési gyakorlatot. Tartsa a hőbevitelt 50 kJ/hüvelyk alatt, tartson mérsékelt vagy alacsony közbenső hőmérsékletet, és győződjön meg arról, hogy a forrasztott kötések mentesek minden szennyeződéstől a forrasztás előtt. Használjon megfelelő mérőeszközt a hegesztett kötésen lévő ferrit mennyiségének ellenőrzéséhez, törekedve az 5-10-es értékre.
A WELDER, korábban Practical Welding Today, bemutatja azokat az embereket, akik a nap mint nap használt és dolgozó termékeinket készítik. Ez a magazin több mint 20 éve szolgálja az észak-amerikai hegesztőközösséget.
Mostantól teljes hozzáféréssel a The FABRICATOR digitális kiadásához, könnyű hozzáféréssel az értékes iparági forrásokhoz.
A The Tube & Pipe Journal digitális kiadása mostantól teljes mértékben hozzáférhető, könnyű hozzáférést biztosítva az értékes iparági forrásokhoz.
Élvezze a STAMPING Journal digitális kiadásának teljes hozzáférését, amely a fémbélyegző piac legújabb technológiai fejlesztéseit, legjobb gyakorlatait és iparági híreit tartalmazza.
Mostantól teljes hozzáféréssel a The Fabricator en Español digitális kiadásához, könnyű hozzáféréssel az értékes iparági forrásokhoz.