S: Kami baru-baru ini mula melakukan beberapa kerja yang memerlukan beberapa komponen dibuat terutamanya daripada keluli tahan karat 304, yang dikimpal pada dirinya sendiri dan pada keluli lembut. Kami telah mengalami beberapa masalah dengan retakan kimpalan antara keluli tahan karat dan keluli tahan karat sehingga setebal 1.25″. Telah dinyatakan bahawa kami mempunyai tahap ferit yang rendah. Bolehkah anda jelaskan apakah itu dan bagaimana untuk memperbaikinya?
A: Itu soalan yang bagus. Ya, kami boleh membantu anda memahami maksud ferit rendah dan cara mencegahnya.
Pertama sekali, mari kita lihat definisi keluli tahan karat (SS) dan bagaimana ferit berkaitan dengan sambungan kimpalan. Keluli dan aloi hitam mengandungi lebih 50% besi. Ini termasuk semua karbon dan keluli tahan karat, serta kumpulan tertentu yang lain. 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 kandungan besi sekurang-kurangnya 90% dan keluli tahan karat dengan kandungan besi 70 hingga 80%. 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 serangan kimia.
Keluli tahan karat terbahagi kepada tiga kumpulan: austenit, ferit dan martensit. Nama mereka berasal daripada struktur kristal pada suhu bilik yang membentuknya. Satu lagi kumpulan biasa ialah keluli tahan karat 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. Penstabil seperti nikel, karbon, mangan dan nitrogen ditambah semasa proses pembuatan keluli untuk membantu membentuk nisbah austenit-ferit. Beberapa gred biasa ialah 304, 316 dan 347. Memberikan rintangan kakisan yang baik; terutamanya digunakan dalam industri makanan, kimia, farmaseutikal dan kriogenik. Kawalan pembentukan ferit memberikan keliatan yang sangat baik pada suhu rendah.
SS ferit ialah gred siri 400 yang bermagnet sepenuhnya, mengandungi 11.5% hingga 30% kromium, dan mempunyai struktur kristal ferit yang didominasi. Untuk menggalakkan pembentukan ferit, penstabil termasuk kromium, silikon, molibdenum dan niobium semasa pengeluaran keluli. Jenis SS ini biasanya digunakan dalam sistem ekzos automotif dan rangkaian kuasa dan mempunyai aplikasi suhu tinggi yang terhad. Beberapa jenis yang biasa digunakan: 405, 409, 430 dan 446.
Gred martensitik, juga dirujuk sebagai siri 400, seperti 403, 410, dan 440, bersifat magnet, mengandungi 11.5% hingga 18% kromium, dan mempunyai struktur kristal martensitik. Gabungan ini mempunyai kandungan emas terendah, menjadikannya yang paling murah untuk dihasilkan. Ia memberikan sedikit rintangan kakisan, kekuatan yang unggul, dan biasanya digunakan dalam pinggan mangkuk, peralatan pergigian dan pembedahan, peralatan memasak, dan beberapa jenis peralatan.
Apabila anda mengimpal keluli tahan karat, jenis substrat dan aplikasinya dalam perkhidmatan akan menentukan logam pengisi yang sesuai untuk digunakan. Jika anda menggunakan proses gas pelindung, anda mungkin perlu memberi perhatian khusus kepada campuran gas pelindung untuk mengelakkan masalah tertentu yang berkaitan dengan kimpalan.
Untuk memateri 304 kepada dirinya sendiri, anda memerlukan elektrod E308/308L. "L" bermaksud karbon rendah, yang membantu mencegah kakisan antara butiran. Kandungan karbon elektrod ini adalah kurang daripada 0.03%, jika nilai ini dilebihi, risiko pemendapan karbon pada sempadan butiran dan ikatan kromium untuk membentuk karbida kromium meningkat, yang berkesan mengurangkan rintangan kakisan keluli. Ini menjadi jelas jika kakisan berlaku di zon terjejas haba (HAZ) kimpalan keluli tahan karat. Satu lagi pertimbangan untuk keluli tahan karat gred L ialah ia mempunyai kekuatan tegangan yang lebih rendah pada suhu operasi yang tinggi berbanding gred keluli tahan karat lurus.
Oleh kerana 304 merupakan jenis keluli tahan karat 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 tipikal untuk jumlah ferit untuk logam kimpal. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, karbon merupakan penstabil austenit yang kuat dan atas sebab-sebab ini, adalah penting untuk mencegah penambahannya pada logam kimpal.
Nombor ferit diperoleh daripada carta Scheffler dan carta WRC-1992, yang menggunakan formula setara nikel dan kromium untuk mengira nilai yang apabila diplotkan pada carta memberikan nombor ternormalisasi. Nombor ferit antara 0 dan 7 sepadan dengan peratusan isipadu struktur kristal ferit yang terdapat dalam logam kimpal, walau bagaimanapun, pada peratusan yang lebih tinggi, nombor ferit meningkat dengan lebih cepat. Ingat bahawa ferit dalam SS tidak sama dengan ferit keluli karbon, tetapi fasa yang dipanggil ferit delta. Keluli tahan karat austenit tidak mengalami transformasi fasa yang berkaitan dengan proses suhu tinggi seperti rawatan haba.
Pembentukan ferit adalah wajar kerana ia lebih mulur daripada austenit, tetapi mesti dikawal. Kandungan ferit yang rendah boleh memberikan kimpalan dengan rintangan kakisan yang sangat baik dalam beberapa aplikasi, tetapi ia sangat mudah mengalami keretakan panas semasa kimpalan. Untuk kegunaan umum, bilangan ferit hendaklah antara 5 dan 10, tetapi beberapa aplikasi mungkin memerlukan nilai yang lebih rendah atau lebih tinggi. Ferit boleh diperiksa dengan mudah di tempat kerja dengan penunjuk ferit.
Oleh kerana anda menyebut bahawa anda mempunyai masalah dengan keretakan dan ferit rendah, anda harus melihat dengan teliti logam pengisi anda dan memastikan ia menghasilkan ferit yang mencukupi – sekitar 8 sepatutnya mencukupi. Selain itu, jika anda menggunakan kimpalan arka teras fluks (FCAW), logam pengisi ini biasanya menggunakan gas perisai 100% karbon dioksida atau campuran 75% argon dan 25% CO2, yang boleh menyebabkan logam kimpal menyerap karbon. Anda boleh beralih kepada proses kimpalan arka logam (GMAW) dan menggunakan campuran 98% argon/2% oksigen untuk mengurangkan kemungkinan mendapan karbon.
Apabila mengimpal keluli tahan karat kepada keluli karbon, bahan pengisi E309L mesti digunakan. Logam pengisi ini digunakan khas untuk kimpalan logam yang berbeza, membentuk sejumlah ferit selepas keluli karbon dilarutkan dalam kimpalan. Oleh kerana keluli karbon menyerap sebahagian karbon, penstabil ferit ditambah pada logam pengisi untuk mengatasi kecenderungan karbon membentuk austenit. Ini akan membantu mencegah keretakan haba semasa kimpalan.
Kesimpulannya, jika anda ingin membaiki retakan panas dalam kimpalan keluli tahan karat austenit, periksa logam pengisi ferit yang mencukupi dan ikuti amalan kimpalan yang baik. Kekalkan input haba di bawah 50 kJ/in, kekalkan suhu antara laluan sederhana hingga rendah, dan pastikan sambungan pateri bersih sebelum menyolder. Gunakan tolok yang sesuai untuk memeriksa jumlah ferit pada kimpalan, dengan sasaran 5-10.
WELDER, dahulunya dikenali sebagai Practical Welding Today, mewakili orang sebenar yang menghasilkan produk yang kita gunakan dan gunakan setiap hari. Majalah ini telah berkhidmat untuk komuniti kimpalan di Amerika Utara selama lebih 20 tahun.
Kini dengan akses penuh kepada edisi digital 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.
Dapatkan akses digital penuh ke Jurnal STAMPING, yang menampilkan teknologi terkini, amalan terbaik dan berita industri untuk pasaran setem logam.
Kini dengan akses digital penuh kepada The Fabricator en Español, anda mempunyai akses mudah kepada sumber industri yang berharga.