H: Gần đây chúng tôi bắt đầu thực hiện một số công việc đòi hỏi một số thành phần phải được làm chủ yếu từ thép không gỉ 304, được hàn vào chính nó và vào thép mềm. Chúng tôi đã gặp một số vấn đề về nứt mối hàn giữa thép không gỉ và thép không gỉ dày tới 1,25 inch. Người ta đã đề cập rằng chúng tôi có mức ferit thấp. Bạn có thể giải thích đó là gì và cách khắc phục không?
A: Đó là một câu hỏi hay. Vâng, chúng tôi có thể giúp bạn hiểu ferit thấp có nghĩa là gì và cách ngăn ngừa nó.
Trước tiên, hãy xem định nghĩa về thép không gỉ (SS) và mối liên hệ giữa ferit và mối hàn. Thép đen và hợp kim chứa hơn 50% sắt. Bao gồm tất cả các loại thép cacbon và thép không gỉ, cũng như một số nhóm khác. Nhôm, đồng và titan không chứa sắt, vì vậy chúng là những ví dụ tuyệt vời về hợp kim không chứa sắt.
Thành phần chính của hợp kim này là thép cacbon có hàm lượng sắt ít nhất 90% và thép không gỉ có hàm lượng sắt từ 70 đến 80%. Để được phân loại là SS, nó phải có ít nhất 11,5% crom được thêm vào. Mức crom trên ngưỡng tối thiểu này thúc đẩy sự hình thành lớp màng oxit crom trên bề mặt thép và ngăn ngừa sự hình thành quá trình oxy hóa như rỉ sét (oxit sắt) hoặc ăn mòn do hóa chất.
Thép không gỉ chủ yếu được chia thành ba nhóm: austenitic, ferritic và martensitic. Tên của chúng xuất phát từ cấu trúc tinh thể ở nhiệt độ phòng mà chúng được tạo thành. Một nhóm phổ biến khác là thép không gỉ duplex, là sự cân bằng giữa ferrite và austenite trong cấu trúc tinh thể.
Các loại austenit, loại 300, chứa 16% đến 30% crom và 8% đến 40% niken, tạo thành cấu trúc tinh thể chủ yếu là austenit. Các chất ổn định như niken, cacbon, mangan và nitơ được thêm vào trong quá trình luyện thép để giúp hình thành tỷ lệ austenit-ferit. Một số loại phổ biến là 304, 316 và 347. Có khả năng chống ăn mòn tốt; chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm, hóa chất, dược phẩm và đông lạnh. Kiểm soát sự hình thành ferit mang lại độ dẻo dai tuyệt vời ở nhiệt độ thấp.
Thép SS Ferritic là loại thép cấp 400 có từ tính hoàn toàn, chứa 11,5% đến 30% crom và có cấu trúc tinh thể chủ yếu là ferritic. Để thúc đẩy sự hình thành ferit, các chất ổn định bao gồm crom, silic, molypden và niobi trong quá trình sản xuất thép. Các loại thép SS này thường được sử dụng trong hệ thống ống xả ô tô và hệ thống truyền động và có các ứng dụng nhiệt độ cao hạn chế. Một số loại thường được sử dụng: 405, 409, 430 và 446.
Các loại thép Martensitic, còn được gọi là loại 400, chẳng hạn như 403, 410 và 440, có từ tính, chứa 11,5% đến 18% crom và có cấu trúc tinh thể martensitic. Sự kết hợp này có hàm lượng vàng thấp nhất, khiến chúng trở thành loại thép có chi phí sản xuất thấp nhất. Chúng có khả năng chống ăn mòn, độ bền vượt trội và thường được sử dụng trong đồ dùng trên bàn ăn, thiết bị nha khoa và phẫu thuật, đồ nấu nướng và một số loại dụng cụ.
Khi bạn hàn thép không gỉ, loại vật liệu nền và ứng dụng của nó trong quá trình sử dụng sẽ quyết định loại kim loại phụ phù hợp cần sử dụng. Nếu bạn đang sử dụng quy trình khí bảo vệ, bạn có thể cần đặc biệt chú ý đến hỗn hợp khí bảo vệ để ngăn ngừa một số vấn đề hàn nhất định.
Để hàn 304 vào chính nó, bạn sẽ cần một điện cực E308/308L. “L” là viết tắt của carbon thấp, giúp ngăn ngừa ăn mòn giữa các hạt. Hàm lượng carbon của các điện cực này nhỏ hơn 0,03%, khi giá trị này vượt quá, nguy cơ lắng đọng carbon ở ranh giới hạt và liên kết crom để tạo thành crom cacbua tăng lên, làm giảm hiệu quả khả năng chống ăn mòn của thép. Điều này trở nên rõ ràng nếu ăn mòn xảy ra ở vùng chịu nhiệt (HAZ) của mối hàn thép không gỉ. Một cân nhắc khác đối với thép không gỉ cấp L là chúng có độ bền kéo thấp hơn ở nhiệt độ vận hành cao so với các cấp thép không gỉ thẳng.
Vì 304 là loại thép không gỉ austenit, nên kim loại hàn tương ứng sẽ chứa hầu hết austenit. Tuy nhiên, bản thân điện cực sẽ chứa chất ổn định ferit như molypden để thúc đẩy sự hình thành ferit trong kim loại hàn. Các nhà sản xuất thường liệt kê một phạm vi điển hình cho lượng ferit cho kim loại hàn. Như đã đề cập trước đó, cacbon là chất ổn định austenit mạnh và vì những lý do này, điều cần thiết là phải ngăn chặn việc bổ sung nó vào kim loại hàn.
Số ferit được lấy từ biểu đồ Scheffler và biểu đồ WRC-1992, sử dụng các công thức tương đương niken và crom để tính giá trị khi được vẽ trên biểu đồ sẽ cho ra một con số chuẩn hóa. Số ferit từ 0 đến 7 tương ứng với phần trăm thể tích của cấu trúc tinh thể ferit có trong kim loại hàn, tuy nhiên, ở phần trăm cao hơn, số ferit tăng nhanh hơn. Hãy nhớ rằng ferit trong SS không giống như ferit thép cacbon, mà là một pha gọi là ferit delta. Thép không gỉ austenit không trải qua các biến đổi pha liên quan đến các quá trình nhiệt độ cao như xử lý nhiệt.
Sự hình thành ferit là mong muốn vì nó dẻo hơn austenit, nhưng phải được kiểm soát. Hàm lượng ferit thấp có thể cung cấp mối hàn có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong một số ứng dụng, nhưng chúng cực kỳ dễ bị nứt nóng trong quá trình hàn. Đối với các điều kiện sử dụng chung, số lượng ferit nên nằm trong khoảng từ 5 đến 10, nhưng một số ứng dụng có thể yêu cầu các giá trị thấp hơn hoặc cao hơn. Có thể dễ dàng kiểm tra ferit tại nơi làm việc bằng chỉ báo ferit.
Vì bạn đã đề cập rằng bạn gặp vấn đề về nứt và hàm lượng ferit thấp, bạn nên xem xét kỹ kim loại hàn và đảm bảo rằng nó tạo ra đủ ferit – khoảng 8 là đủ. Ngoài ra, nếu bạn đang sử dụng phương pháp hàn hồ quang lõi thuốc (FCAW), các kim loại hàn này thường sử dụng khí bảo vệ là 100% carbon dioxide hoặc hỗn hợp 75% argon và 25% CO2, có thể khiến kim loại hàn hấp thụ carbon. Bạn có thể chuyển sang quy trình hàn hồ quang kim loại (GMAW) và sử dụng hỗn hợp 98% argon/2% oxy để giảm khả năng tạo cặn carbon.
Khi hàn thép không gỉ với thép cacbon, phải sử dụng vật liệu độn E309L. Kim loại độn này được sử dụng chuyên dụng để hàn kim loại không giống nhau và tạo thành một lượng ferit nhất định sau khi thép cacbon hòa tan trong mối hàn. Vì thép cacbon hấp thụ một số cacbon nên chất ổn định ferit được thêm vào kim loại độn để chống lại xu hướng cacbon tạo thành austenit. Điều này sẽ giúp ngăn ngừa nứt nhiệt trong quá trình hàn.
Vì vậy, nếu bạn muốn sửa các vết nứt nóng trong mối hàn thép không gỉ austenit, hãy kiểm tra kim loại ferit để đảm bảo độ đồng nhất và tuân thủ các biện pháp hàn tốt nhất. Duy trì nhiệt lượng đầu vào dưới 50 kJ/in, duy trì nhiệt độ giữa các lần hàn từ trung bình đến thấp và đảm bảo mối hàn sạch trước khi hàn. Sử dụng thước đo thích hợp để kiểm tra lượng ferit trên mối hàn, tập trung vào 5-10.
WELDER, trước đây gọi là Practical Welding Today, đại diện cho những con người thực sự tạo ra các sản phẩm mà chúng ta sử dụng và làm việc hằng ngày. Tạp chí này đã phục vụ cộng đồng thợ hàn ở Bắc Mỹ trong hơn 20 năm.
Bây giờ với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.
Phiên bản kỹ thuật số của The Tube & Pipe Journal hiện đã có thể truy cập đầy đủ, giúp bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên giá trị trong ngành.
Truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào Tạp chí STAMPING, nơi giới thiệu công nghệ mới nhất, các phương pháp hay nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Bây giờ với quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Fabricator en Español, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.