ถาม: เราเพิ่งเริ่มดำเนินการบางอย่างที่ต้องใช้ชิ้นส่วนบางส่วนที่ทำจากสแตนเลส 304 เป็นหลัก ซึ่งเชื่อมติดกับตัวมันเองและกับเหล็กอ่อน เราพบปัญหาการแตกร้าวจากการเชื่อมระหว่างสแตนเลสและสแตนเลสที่มีความหนาถึง 1.25 นิ้ว มีการกล่าวถึงว่าเรามีระดับเฟอร์ไรต์ต่ำ คุณอธิบายได้ไหมว่ามันคืออะไรและจะแก้ไขอย่างไร
A: นั่นเป็นคำถามที่ดี ใช่แล้ว เราสามารถช่วยให้คุณเข้าใจว่าเฟอร์ไรต์ต่ำหมายถึงอะไรและจะป้องกันได้อย่างไร
ก่อนอื่นมาดูคำจำกัดความของเหล็กกล้าไร้สนิม (SS) และความสัมพันธ์ระหว่างเฟอร์ไรต์กับรอยเชื่อม เหล็กกล้าดำและโลหะผสมมีธาตุเหล็กมากกว่า 50% ซึ่งรวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งหมด รวมถึงกลุ่มอื่นๆ อีกด้วย อลูมิเนียม ทองแดง และไททาเนียมไม่มีธาตุเหล็ก ดังนั้นจึงเป็นตัวอย่างที่ดีเยี่ยมของโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก
ส่วนประกอบหลักของโลหะผสมชนิดนี้คือเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีปริมาณเหล็กอย่างน้อย 90% และเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีปริมาณเหล็ก 70 ถึง 80% หากจะจัดอยู่ในประเภทเหล็กกล้าไร้สนิม จะต้องเติมโครเมียมอย่างน้อย 11.5% ปริมาณโครเมียมที่เกินเกณฑ์ขั้นต่ำนี้จะกระตุ้นให้เกิดฟิล์มออกไซด์โครเมียมบนพื้นผิวเหล็ก และป้องกันการเกิดออกซิเดชัน เช่น สนิม (ออกไซด์เหล็ก) หรือการกัดกร่อนจากสารเคมี
เหล็กกล้าไร้สนิมแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มหลัก ได้แก่ ออสเทนนิติก เฟอร์ริติก และมาร์เทนซิติก ชื่อนี้มาจากโครงสร้างผลึกที่อุณหภูมิห้องซึ่งเป็นส่วนประกอบ อีกกลุ่มหนึ่งที่พบได้ทั่วไปคือเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ซึ่งเป็นโครงสร้างผลึกที่มีความสมดุลระหว่างเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์
เกรดออสเทนนิติกซีรีส์ 300 ประกอบด้วยโครเมียม 16% ถึง 30% และนิกเกิล 8% ถึง 40% ซึ่งสร้างโครงสร้างผลึกออสเทนนิติกเป็นหลัก สารทำให้คงตัว เช่น นิกเกิล คาร์บอน แมงกานีส และไนโตรเจน จะถูกเติมลงในกระบวนการผลิตเหล็กเพื่อช่วยสร้างอัตราส่วนออสเทนไนต์ต่อเฟอร์ไรต์ เกรดทั่วไปบางเกรดได้แก่ 304, 316 และ 347 ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เคมีภัณฑ์ ยา และอุณหภูมิต่ำ การควบคุมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ทำให้มีความเหนียวที่ยอดเยี่ยมที่อุณหภูมิต่ำ
เฟอร์ริติก SS คือเกรดซีรีส์ 400 ที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กทั้งหมด มีโครเมียม 11.5% ถึง 30% และมีโครงสร้างผลึกเฟอร์ริติกเป็นหลัก เพื่อส่งเสริมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ สารทำให้เสถียรได้แก่ โครเมียม ซิลิกอน โมลิบดีนัม และไนโอเบียมในระหว่างการผลิตเหล็ก เฟอร์ริติก SS ประเภทเหล่านี้มักใช้ในระบบไอเสียรถยนต์และระบบส่งกำลัง และใช้ในอุณหภูมิสูงได้จำกัด มีประเภทที่ใช้กันทั่วไปหลายประเภท ได้แก่ 405, 409, 430 และ 446
เกรดมาร์เทนซิติก หรือเรียกอีกอย่างว่าซีรีส์ 400 เช่น 403, 410 และ 440 มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก มีโครเมียม 11.5% ถึง 18% และมีโครงสร้างผลึกแบบมาร์เทนซิติก ส่วนผสมนี้มีปริมาณทองคำต่ำที่สุด ทำให้มีต้นทุนการผลิตต่ำที่สุด เกรดเหล่านี้มีความทนทานต่อการกัดกร่อน มีความแข็งแรงเหนือกว่า และมักใช้ในภาชนะ อุปกรณ์ทันตกรรมและการผ่าตัด เครื่องครัว และเครื่องมือบางประเภท
เมื่อคุณเชื่อมสแตนเลส ประเภทของพื้นผิวและการใช้งานจะกำหนดโลหะเติมที่เหมาะสมที่จะใช้ หากคุณใช้กระบวนการก๊าซป้องกัน คุณอาจต้องใส่ใจเป็นพิเศษกับส่วนผสมของก๊าซป้องกันเพื่อป้องกันปัญหาบางประการที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม
ในการบัดกรี 304 เข้ากับตัวมันเอง คุณจะต้องใช้ขั้วไฟฟ้า E308/308L “L” ย่อมาจากคาร์บอนต่ำ ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนระหว่างเกรน ปริมาณคาร์บอนในขั้วไฟฟ้าเหล่านี้น้อยกว่า 0.03% หากเกินค่านี้ ความเสี่ยงของการสะสมคาร์บอนที่ขอบเกรนและพันธะโครเมียมเพื่อสร้างคาร์ไบด์โครเมียมจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนหากเกิดการกัดกร่อนในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ของรอยเชื่อมสแตนเลส ข้อควรพิจารณาอีกประการสำหรับสแตนเลสเกรด L คือ สแตนเลสเกรดนี้จะมีความแข็งแรงในการดึงต่ำกว่าเกรดสแตนเลสธรรมดาที่อุณหภูมิการทำงานที่สูง
เนื่องจาก 304 เป็นสเตนเลสประเภทออสเทนนิติก โลหะเชื่อมที่เกี่ยวข้องจะมีออสเทนไนต์เป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรดเองจะมีสารทำให้เสถียรเฟอร์ไรต์ เช่น โมลิบดีนัม เพื่อส่งเสริมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ในโลหะเชื่อม โดยทั่วไปแล้ว ผู้ผลิตจะระบุช่วงทั่วไปของปริมาณเฟอร์ไรต์สำหรับโลหะเชื่อม ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ คาร์บอนเป็นสารทำให้เสถียรออสเทนนิติกที่แข็งแกร่ง และด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องป้องกันไม่ให้คาร์บอนเพิ่มเข้าไปในโลหะเชื่อม
จำนวนเฟอร์ไรต์ได้มาจากแผนภูมิ Scheffler และแผนภูมิ WRC-1992 ซึ่งใช้สูตรเทียบเท่านิกเกิลและโครเมียมในการคำนวณค่าที่เมื่อวางบนแผนภูมิจะได้จำนวนที่ปรับมาตรฐานแล้ว จำนวนเฟอร์ไรต์ระหว่าง 0 ถึง 7 สอดคล้องกับเปอร์เซ็นต์ของปริมาตรของโครงสร้างผลึกเฟอร์ไรต์ที่มีอยู่ในโลหะเชื่อม อย่างไรก็ตาม ที่เปอร์เซ็นต์ที่สูงกว่า จำนวนเฟอร์ไรต์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โปรดจำไว้ว่าเฟอร์ไรต์ใน SS ไม่เหมือนกับเฟอร์ไรต์ของเหล็กกล้าคาร์บอน แต่เป็นเฟสที่เรียกว่าเดลต้าเฟอร์ไรต์ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกไม่ผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟสที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการอุณหภูมิสูง เช่น การอบชุบด้วยความร้อน
การก่อตัวของเฟอร์ไรต์เป็นที่ต้องการเนื่องจากมีความเหนียวมากกว่าออสเทไนต์ แต่จะต้องมีการควบคุม ปริมาณเฟอร์ไรต์ที่ต่ำสามารถทำให้รอยเชื่อมมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมในบางการใช้งาน แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวจากความร้อนในระหว่างการเชื่อมได้มาก สำหรับการใช้งานทั่วไป จำนวนเฟอร์ไรต์ควรอยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 แต่การใช้งานบางประเภทอาจต้องการค่าที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่านี้ สามารถตรวจสอบเฟอร์ไรต์ได้อย่างง่ายดายในสถานที่ทำงานด้วยตัวบ่งชี้เฟอร์ไรต์
เนื่องจากคุณกล่าวถึงปัญหาการแตกร้าวและเฟอร์ไรต์ต่ำ คุณควรตรวจสอบโลหะเชื่อมอย่างใกล้ชิด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าผลิตเฟอร์ไรต์ได้เพียงพอ โดยประมาณ 8 เฟอร์ไรต์น่าจะเพียงพอ นอกจากนี้ หากคุณใช้การเชื่อมด้วยอาร์กฟลักซ์คอร์ (FCAW) โลหะเชื่อมเหล่านี้มักใช้ก๊าซป้องกันที่ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ 100% หรือส่วนผสมของอาร์กอน 75% และคาร์บอนไดออกไซด์ 25% ซึ่งอาจทำให้โลหะเชื่อมดูดซับคาร์บอนได้ คุณสามารถเปลี่ยนไปใช้กระบวนการเชื่อมด้วยอาร์กโลหะ (GMAW) และใช้ส่วนผสมของอาร์กอน 98% และออกซิเจน 2% เพื่อลดความเป็นไปได้ของการเกิดคราบคาร์บอน
เมื่อเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมกับเหล็กกล้าคาร์บอน จะต้องใช้สารเติม E309L สารเติมชนิดนี้ใช้เฉพาะในการเชื่อมโลหะต่างชนิด โดยจะทำให้เกิดเฟอร์ไรต์ในปริมาณหนึ่งหลังจากที่เหล็กกล้าคาร์บอนละลายในรอยเชื่อม เนื่องจากเหล็กกล้าคาร์บอนดูดซับคาร์บอนบางส่วน จึงมีการเติมสารทำให้เฟอร์ไรต์คงตัวลงในสารเติมเพื่อต่อต้านแนวโน้มของคาร์บอนที่จะก่อตัวเป็นออสเทไนต์ ซึ่งจะช่วยป้องกันรอยแตกร้าวจากความร้อนในระหว่างการเชื่อม
โดยสรุป หากคุณต้องการซ่อมแซมรอยแตกร้าวจากความร้อนในรอยเชื่อมสเตนเลสออสเทนนิติก ให้ตรวจสอบว่ามีเฟอร์ไรต์ผสมในปริมาณที่เพียงพอหรือไม่ และปฏิบัติตามแนวปฏิบัติในการเชื่อมที่ดี รักษาระดับความร้อนให้ต่ำกว่า 50 kJ/in รักษาอุณหภูมิระหว่างผ่านให้อยู่ในระดับปานกลางถึงต่ำ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าจุดบัดกรีสะอาดก่อนบัดกรี ใช้เกจวัดที่เหมาะสมเพื่อตรวจสอบปริมาณเฟอร์ไรต์บนรอยเชื่อม โดยตั้งเป้าไว้ที่ 5-10
WELDER ซึ่งเดิมเรียกว่า Practical Welding Today เป็นตัวแทนของผู้คนจริงที่ผลิตผลิตภัณฑ์ที่เราใช้และทำงานด้วยทุกวัน นิตยสารนี้ให้บริการชุมชนช่างเชื่อมในอเมริกาเหนือมาเป็นเวลา 20 ปี
ตอนนี้คุณสามารถเข้าถึง The FABRICATOR ฉบับดิจิทัลได้อย่างเต็มรูปแบบ และเข้าถึงแหล่งข้อมูลอุตสาหกรรมที่มีคุณค่าได้อย่างง่ายดาย
ตอนนี้สามารถเข้าถึงฉบับดิจิทัลของ The Tube & Pipe Journal ได้อย่างสมบูรณ์แล้ว ซึ่งช่วยให้เข้าถึงแหล่งข้อมูลที่มีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
รับสิทธิ์เข้าถึง STAMPING Journal ในรูปแบบดิจิทัลอย่างเต็มรูปแบบ ซึ่งมีเทคโนโลยีล่าสุด แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด และข่าวสารอุตสาหกรรมสำหรับตลาดการปั๊มโลหะ
ด้วยการเข้าถึงดิจิทัลแบบเต็มรูปแบบบน The Fabricator en Español คุณสามารถเข้าถึงแหล่งข้อมูลอุตสาหกรรมที่มีค่าได้อย่างง่ายดาย