S: Kami baru-baru ini mula melakukan beberapa kerja yang memerlukan beberapa komponen diperbuat terutamanya daripada keluli tahan karat gred 304, yang dikimpal pada dirinya sendiri dan pada keluli lembut. Kami telah mengalami beberapa masalah keretakan pada kimpalan keluli tahan karat kepada keluli tahan karat setebal sehingga 1.25″. Telah dinyatakan bahawa kami mempunyai kiraan ferit yang rendah. Bolehkah anda jelaskan apakah ini dan bagaimana untuk memperbaikinya?
A: Ini soalan yang bagus. Ya, kami boleh membantu anda memahami maksud kiraan ferit yang rendah dan cara mencegahnya.
Pertama sekali, mari kita semak semula definisi keluli tahan karat (SS) dan bagaimana ferit berkaitan dengan sambungan kimpalan. Keluli dan aloi hitam mengandungi lebih daripada 50% besi. Ini termasuk semua karbon dan keluli tahan karat dan kumpulan lain yang ditakrifkan. Aluminium, kuprum dan titanium tidak mengandungi besi, jadi ia adalah contoh aloi bukan ferus yang sangat baik.
Komponen utama aloi ini ialah keluli karbon dengan sekurang-kurangnya 90% besi dan SS dengan 70 hingga 80% besi. Untuk dikelaskan sebagai SS, ia mesti mempunyai sekurang-kurangnya 11.5% kromium ditambah. Tahap kromium di atas ambang minimum ini menggalakkan pembentukan filem kromium oksida pada permukaan keluli dan mencegah pembentukan pengoksidaan seperti karat (besi oksida) atau kakisan yang disebabkan oleh serangan kimia.
SS terbahagi kepada tiga kumpulan: austenit, ferit dan martensit. Nama mereka berasal daripada struktur kristal suhu bilik yang membentuknya. Satu lagi kumpulan biasa ialah SS dupleks, yang merupakan keseimbangan antara ferit dan austenit dalam struktur kristal.
Gred Austenit, siri 300, mengandungi 16% hingga 30% kromium dan 8% hingga 40% nikel, membentuk struktur kristal austenit yang didominasi. Untuk menggalakkan pembentukan nisbah austenit-ferit, penstabil seperti nikel, karbon, mangan dan nitrogen ditambah semasa proses pembuatan keluli. Beberapa gred biasa ialah 304, 316 dan 347. Menawarkan rintangan kakisan yang baik; terutamanya digunakan dalam aplikasi makanan, perkhidmatan kimia, farmaseutikal dan kriogenik. Kawalan pembentukan ferit memberikan ketahanan suhu rendah yang sangat baik.
SS ferit ialah gred siri 400 yang bermagnet sepenuhnya, mengandungi 11.5% hingga 30% kromium, dan mempunyai struktur kristal dominan ferit. Untuk menggalakkan pembentukan ferit, penstabil termasuk kromium, silikon, molibdenum dan niobium semasa pengeluaran keluli. Jenis SS ini biasanya digunakan dalam sistem ekzos automotif dan loji kuasa dan mempunyai aplikasi suhu tinggi yang terhad. Beberapa jenis yang biasa digunakan ialah 405, 409, 430 dan 446.
Gred martensitik, yang juga dikenal pasti oleh siri 400 seperti 403, 410 dan 440, bersifat magnet, mengandungi 11.5% hingga 18% kromium, dan mempunyai martensit sebagai struktur kristal. Gabungan ini mempunyai kandungan emas terendah, yang menjadikannya paling murah untuk dihasilkan. Ia memberikan sedikit rintangan kakisan; kekuatan yang sangat baik; dan biasanya digunakan dalam pinggan mangkuk, peralatan pergigian dan pembedahan, peralatan memasak, dan jenis peralatan tertentu.
Apabila anda mengimpal SS, jenis substrat dan aplikasi semasa ia digunakan akan menentukan logam pengisi yang sesuai untuk digunakan. Jika anda menggunakan proses pelindung gas, anda mungkin perlu memberi perhatian khusus kepada pelindung campuran gas untuk mengelakkan masalah berkaitan kimpalan tertentu.
Untuk memateri 304 kepada dirinya sendiri, anda memerlukan elektrod E308/308L. "L" bermaksud karbon rendah, yang membantu mencegah kakisan antara butiran. Elektrod ini mempunyai kandungan karbon di bawah 0.03%; apa-apa sahaja di atas ini meningkatkan risiko karbon mendak ke sempadan butiran dan bergabung dengan kromium untuk membentuk kromium karbida, sekali gus mengurangkan rintangan kakisan keluli dengan berkesan. Ini menjadi jelas jika kakisan berlaku di zon terjejas haba (HAZ) sambungan kimpalan SS. Satu lagi pertimbangan untuk SS gred L ialah ia mempunyai kekuatan tegangan yang lebih rendah pada suhu perkhidmatan yang tinggi berbanding gred SS langsung.
Oleh kerana 304 ialah jenis SS austenit, logam kimpal yang sepadan akan mengandungi kebanyakan austenit. Walau bagaimanapun, elektrod itu sendiri akan mengandungi penstabil ferit, seperti molibdenum, untuk menggalakkan pembentukan ferit dalam logam kimpal. Pengilang biasanya menyenaraikan julat kuantiti ferit yang tipikal untuk logam kimpal. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, karbon ialah penstabil austenit yang kuat, dan atas sebab-sebab ini, adalah penting untuk menghalangnya daripada ditambah kepada logam kimpal.
Nombor ferit diperoleh daripada gambar rajah Schaeffler dan gambar rajah WRC-1992, yang menggunakan formula setara nikel dan kromium untuk mengira nilai tersebut, yang apabila diplotkan pada gambar rajah menghasilkan nombor ternormal. Nombor ferit antara 0 dan 7 sepadan dengan peratus isipadu struktur kristal ferit yang terdapat dalam logam kimpal; walau bagaimanapun, pada peratusan yang lebih tinggi, nombor ferit meningkat pada kadar yang lebih cepat. Ingat bahawa ferit dalam SS tidak sama dengan ferit keluli karbon, tetapi fasa yang dipanggil ferit delta. SS Austenitik tidak mempunyai transformasi fasa yang berkaitan dengan proses suhu tinggi seperti rawatan haba.
Pembentukan ferit adalah wajar kerana ia lebih mulur daripada austenit, tetapi mesti dikawal. Kiraan ferit yang rendah boleh menghasilkan kimpalan dengan rintangan kakisan yang sangat baik dalam beberapa aplikasi, tetapi sangat terdedah kepada keretakan panas semasa kimpalan. Untuk keadaan penggunaan umum, kiraan ferit hendaklah antara 5 dan 10, tetapi untuk beberapa aplikasi nilai yang lebih rendah atau lebih tinggi mungkin diperlukan. Ferit boleh disahkan dengan mudah semasa kerja menggunakan penunjuk ferit.
Oleh kerana anda menyebut bahawa anda mempunyai masalah keretakan dan kiraan ferit yang rendah, anda perlu melihat dengan teliti logam pengisi anda dan memastikan ia menghasilkan kiraan ferit yang mencukupi – sekitar 8 sepatutnya membantu. Selain itu, jika anda menggunakan kimpalan arka teras fluks (FCAW), logam pengisi ini biasanya menggunakan gas pelindung karbon dioksida 100% atau campuran 75% argon/25% CO2, yang boleh menyebabkan penyerapan karbon dalam logam kimpal. Anda mungkin ingin beralih kepada proses kimpalan arka logam gas (GMAW) dan menggunakan campuran 98% argon/2% oksigen untuk mengurangkan kemungkinan pengumpulan karbon.
Untuk mengimpal SS kepada keluli karbon, anda mesti menggunakan bahan pengisi E309L. Logam pengisi ini digunakan khas untuk mengimpal logam yang berbeza dan membentuk sejumlah ferit selepas keluli karbon dicairkan ke dalam kimpalan. Memandangkan sebahagian karbon diserap dalam keluli karbon, penstabil ferit ditambah pada logam pengisi untuk mengatasi kecenderungan karbon membentuk austenit. Ini akan membantu mencegah keretakan haba dalam aplikasi kimpalan.
Secara ringkasnya, jika anda ingin menghapuskan retakan panas pada sambungan kimpalan SS austenit, sahkan logam pengisi ferit yang mencukupi dan ikuti amalan kimpalan yang baik. Kekalkan input haba di bawah 50 kJ/inci, kekalkan suhu antara laluan sederhana hingga rendah, dan pastikan sambungan pateri bebas daripada sebarang pencemaran sebelum pematerian. Gunakan tolok yang sesuai untuk mengesahkan jumlah ferit pada sambungan kimpalan, dengan sasaran 5 hingga 10.
WELDER, dahulunya Practical Welding Today, mempamerkan orang sebenar yang menghasilkan produk yang kita gunakan dan bekerjasama setiap hari. Majalah ini telah berkhidmat untuk komuniti kimpalan di Amerika Utara selama lebih 20 tahun.
Kini dengan akses penuh kepada edisi digital The Fabricator, akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal kini boleh diakses sepenuhnya, menyediakan akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Nikmati akses penuh kepada edisi digital STAMPING Journal, yang menyediakan kemajuan teknologi terkini, amalan terbaik dan berita industri untuk pasaran setem logam.
Kini dengan akses penuh kepada edisi digital The Fabricator en Español, akses mudah kepada sumber industri yang berharga.