س: لقد بدأنا مؤخرًا في القيام ببعض الأعمال التي تتطلب أن تكون بعض المكونات مصنوعة بشكل أساسي من الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة 304، والذي يتم لحامه بنفسه وبالفولاذ الصلب. لقد واجهنا بعض مشكلات التشقق في اللحامات بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للصدأ التي يصل سمكها إلى 1.25 بوصة. وقد ذكر أن لدينا عددًا منخفضًا من الفريت. هل يمكنك شرح ما هو هذا وكيفية إصلاحه؟
ج: هذا سؤال جيد. نعم، يمكننا مساعدتك في فهم ما يعنيه انخفاض عدد الفريت وكيفية منع حدوثه.
أولاً، دعونا نراجع تعريف الفولاذ المقاوم للصدأ (SS) وكيف يرتبط الفريت بالمفاصل الملحومة. يحتوي الفولاذ الأسود والسبائك على أكثر من 50٪ من الحديد. وهذا يشمل جميع أنواع الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ والمجموعات المحددة الأخرى. لا يحتوي الألومنيوم والنحاس والتيتانيوم على الحديد، لذا فهي أمثلة ممتازة على السبائك غير الحديدية.
المكونات الرئيسية لهذا السبائك هي الفولاذ الكربوني مع ما لا يقل عن 90٪ من الحديد والفولاذ المقاوم للصدأ مع 70 إلى 80٪ من الحديد. لتصنيفه على أنه SS، يجب أن يحتوي على ما لا يقل عن 11.5٪ من الكروم المضاف. تعمل مستويات الكروم فوق هذا الحد الأدنى على تعزيز تكوين أفلام أكسيد الكروم على الأسطح الفولاذية وتمنع تكوين الأكسدة مثل الصدأ (أكسيد الحديد) أو التآكل الناجم عن الهجوم الكيميائي.
ينقسم SS بشكل أساسي إلى ثلاث مجموعات: الأوستينيت والفيريت والمارتنسيت. يأتي اسمها من البنية البلورية في درجة حرارة الغرفة التي تتكون منها. مجموعة أخرى شائعة هي SS المزدوج، وهو توازن بين الفريت والأوستينيت في البنية البلورية.
تحتوي الدرجات الأوستينيتية، سلسلة 300، على 16% إلى 30% كروم و8% إلى 40% نيكل، وتشكل بنية بلورية أوستينيتية في الغالب. لتعزيز تكوين نسبة الأوستينيت-الفريت، تتم إضافة مثبتات مثل النيكل والكربون والمنجنيز والنيتروجين أثناء عملية تصنيع الفولاذ. بعض الدرجات الشائعة هي 304 و316 و347. توفر مقاومة جيدة للتآكل؛ تستخدم في المقام الأول في الأغذية والخدمات الكيميائية والأدوية والتطبيقات المبردة. يوفر التحكم في تكوين الفريت صلابة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة.
الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي هو درجة من سلسلة 400 وهي مغناطيسية بالكامل، وتحتوي على 11.5% إلى 30% من الكروم، ولها بنية بلورية غالبة من الفريتي. لتعزيز تكوين الفريت، تشمل المثبتات الكروم والسيليكون والموليبدينوم والنيوبيوم أثناء إنتاج الفولاذ. تُستخدم هذه الأنواع من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في أنظمة عادم السيارات ومحطات الطاقة ولها تطبيقات محدودة في درجات الحرارة العالية. العديد من الأنواع المستخدمة بشكل شائع هي 405 و409 و430 و446.
الدرجات المارتنسيتية، والتي تم تحديدها أيضًا من خلال السلسلة 400 مثل 403 و410 و440، هي مغناطيسية، وتحتوي على 11.5% إلى 18% من الكروم، ولها مارتنسيت كبنية بلورية. يحتوي هذا المزيج على أقل محتوى من الذهب، مما يجعله الأقل تكلفة في الإنتاج. إنها توفر بعض المقاومة للتآكل؛ وقوة ممتازة؛ وتستخدم عادة في أدوات المائدة، والمعدات الجراحية وطب الأسنان، وأواني الطبخ، وأنواع معينة من الأدوات.
عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، فإن نوع الركيزة وتطبيقها أثناء الخدمة سيحددان المعدن الحشو المناسب للاستخدام. إذا كنت تستخدم عملية حماية الغاز، فقد تحتاج إلى إيلاء اهتمام خاص لمخاليط الغاز المحمية لمنع بعض المشاكل المتعلقة باللحام.
للحام 304 إلى نفسه، ستحتاج إلى قطب كهربائي E308/308L. يشير الحرف "L" إلى انخفاض الكربون، مما يساعد على منع التآكل بين الحبيبات. تحتوي هذه الأقطاب الكهربائية على نسبة كربون أقل من 0.03٪؛ أي شيء أعلى من ذلك يزيد من خطر ترسب الكربون على حدود الحبوب والجمع مع الكروم لتكوين كربيدات الكروم، مما يقلل بشكل فعال من مقاومة التآكل للصلب. يصبح هذا واضحًا إذا حدث التآكل في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) للمفاصل الملحومة SS. هناك اعتبار آخر لـ SS من الدرجة L هو أن لديها قوة شد أقل في درجات حرارة الخدمة المرتفعة من درجات SS المباشرة.
نظرًا لأن 304 هو نوع أوستنيتي من SS، فإن معدن اللحام المقابل سيحتوي على معظم الأوستينيت. ومع ذلك، سيحتوي القطب نفسه على مثبت فيريت، مثل الموليبدينوم، لتعزيز تكوين الفريت في معدن اللحام. يسرد المصنعون عادةً نطاقًا نموذجيًا لكميات الفريت لمعدن اللحام. كما ذكرنا سابقًا، يعد الكربون مثبتًا أوستنيتيًا قويًا، ولهذه الأسباب من الضروري منع إضافته إلى معدن اللحام.
يتم اشتقاق أرقام الفريت من مخطط شايفلر ومخطط WRC-1992، والتي تستخدم صيغ مكافئة للنيكل والكروم لحساب القيمة، والتي عند رسمها على المخطط تنتج رقمًا طبيعيًا. يتوافق رقم الفريت بين 0 و 7 مع النسبة المئوية لحجم بنية بلورة الفريت الموجودة في المعدن الملحوم؛ ومع ذلك، عند النسب المئوية الأعلى، يزداد رقم الفريت بمعدل أسرع. تذكر أن الفريت في SS ليس هو نفسه فيريت الفولاذ الكربوني، ولكنه طور يسمى دلتا فيريت. لا يحتوي SS الأوستنيتي على تحولات طورية مرتبطة بعمليات درجات الحرارة العالية مثل المعالجة الحرارية.
إن تكوين الفريت مرغوب فيه لأنه أكثر ليونة من الأوستينيت، ولكن يجب التحكم فيه. يمكن أن تنتج أعداد الفريت المنخفضة لحامات ذات مقاومة ممتازة للتآكل في بعض التطبيقات، ولكنها معرضة للغاية للتشقق الساخن أثناء اللحام. بالنسبة لظروف الاستخدام العامة، يجب أن يكون عدد الفريت بين 5 و10، ولكن بالنسبة لبعض التطبيقات قد تكون هناك حاجة إلى قيم أقل أو أعلى. يمكن التحقق من الفريت بسهولة أثناء العمل باستخدام مؤشر الفريت.
نظرًا لأنك ذكرت أن لديك مشكلات تشقق وعددًا منخفضًا من الفريت، فأنت بحاجة إلى إلقاء نظرة فاحصة على معدن الحشو الخاص بك والتأكد من أنه ينتج عددًا كافيًا من الفريت - حوالي 8 يجب أن يساعد. أيضًا، إذا كنت تستخدم لحام القوس المجوف (FCAW)، فإن معادن الحشو هذه تستخدم عادةً غاز حماية من ثاني أكسيد الكربون بنسبة 100٪ أو خليط من 75٪ أرجون / 25٪ ثاني أكسيد الكربون، مما قد يتسبب في امتصاص الكربون في معدن اللحام. قد ترغب في التبديل إلى عملية لحام قوس معدني غازي (GMAW) واستخدام خليط من 98٪ أرجون / 2٪ أكسجين لتقليل احتمالية التقاط الكربون.
من أجل لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالفولاذ الكربوني، يجب عليك استخدام مادة الحشو E309L. يستخدم معدن الحشو هذا خصيصًا في لحام المعادن غير المتشابهة ويشكل كمية معينة من الفريت بعد تخفيف الفولاذ الكربوني في اللحام. نظرًا لامتصاص بعض الكربون في الفولاذ الكربوني، تتم إضافة مثبتات الفريت إلى معدن الحشو لمقاومة ميل الكربون إلى تكوين الأوستينيت. سيساعد هذا في منع التشقق الحراري في تطبيقات اللحام.
باختصار، إذا كنت تريد التخلص من الشقوق الساخنة على الوصلات الملحومة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، فتأكد من وجود معدن حشو الفريت المناسب واتبع ممارسات اللحام الجيدة. حافظ على مدخلات الحرارة أقل من 50 كيلوجول/بوصة، وحافظ على درجات حرارة متوسطة إلى منخفضة بين اللحامات، وتأكد من أن وصلات اللحام خالية من أي تلوث قبل اللحام. استخدم مقياسًا مناسبًا للتحقق من كمية الفريت على الوصلة الملحومة، بهدف الحصول على ما بين 5 إلى 10.
تسلط مجلة WELDER، المعروفة سابقًا باسم Practical Welding Today، الضوء على الأشخاص الحقيقيين الذين يصنعون المنتجات التي نستخدمها ونعمل بها كل يوم. تخدم هذه المجلة مجتمع اللحام في أمريكا الشمالية منذ أكثر من 20 عامًا.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The FABRICATOR، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.
أصبحت النسخة الرقمية من مجلة The Tube & Pipe Journal متاحة الآن بشكل كامل، مما يوفر سهولة الوصول إلى الموارد الصناعية القيمة.
استمتع بالوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة STAMPING Journal، التي توفر أحدث التطورات التكنولوجية وأفضل الممارسات وأخبار الصناعة لسوق ختم المعادن.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من The Fabricator en Español، يمكنك الوصول بسهولة إلى موارد الصناعة القيمة.