P: Recentment hem començat a fer alguns treballs que requereixen que alguns components estiguin fets principalment d'acer inoxidable de grau 304, que està soldat a si mateix i a acer suau. Hem experimentat alguns problemes d'esquerdes d'acer inoxidable a soldadures d'acer inoxidable de fins a 1,25 polzades de gruix. Es va esmentar que tenim un nombre baix de ferrita. Pots explicar-ho què és?
R: Aquesta és una bona pregunta. Sí, podem ajudar-vos a entendre què significa un recompte baix de ferrita i com prevenir-ho.
En primer lloc, revisem la definició d'acer inoxidable (SS) i com la ferrita es relaciona amb les juntes soldades. L'acer negre i els aliatges contenen més del 50% de ferro. Això inclou tots els acers al carboni i inoxidables i altres grups definits. L'alumini, el coure i el titani no contenen ferro, per la qual cosa són excel·lents exemples d'aliatges no fèrrics.
Els components principals d'aquest aliatge són l'acer al carboni amb almenys un 90% de ferro i SS amb un 70 a un 80% de ferro. Per ser classificat com a SS, ha de tenir almenys un 11,5% de crom afegit. Els nivells de crom per sobre d'aquest llindar mínim afavoreixen la formació de pel·lícules d'òxid de crom a les superfícies d'acer i impedeixen la formació d'oxidació com l'atac d'òxid o corrosió causada per òxids químics.
Els SS es divideixen principalment en tres grups: austenita, ferrita i martensita. El seu nom prové de l'estructura cristal·lina a temperatura ambient que els constitueix. Un altre grup comú és el dúplex SS, que és un equilibri entre ferrita i austenita en l'estructura cristal·lina.
Els graus austenítics, la sèrie 300, contenen entre un 16% i un 30% de crom i entre un 8% i un 40% de níquel, formant una estructura cristal·lina predominantment austenítica. Per promoure la formació de la relació austenita-ferrita, s'afegeixen estabilitzadors com níquel, carboni, manganès i nitrogen durant el procés de fabricació d'acer. assistència;s'utilitza principalment en aplicacions alimentàries, de serveis químics, farmacèutics i criogènics. El control de la formació de ferrita proporciona una excel·lent resistència a baixa temperatura.
Ferritic SS és un grau de la sèrie 400 que és totalment magnètic, conté de l'11,5% al ​​30% de crom i té una estructura de cristall predominant ferrític. Per promoure la formació de ferrita, els estabilitzadors inclouen crom, silici, molibdè i niobi durant la producció d'acer. Aquests tipus de SS s'utilitzen habitualment en plantes d'automoció i sistemes d'escapament d'alta temperatura s'utilitzen habitualment. , 409, 430 i 446.
Els graus martensítics, també identificats per les sèries 400 com 403, 410 i 440, són magnètics, contenen entre un 11,5% i un 18% de crom i tenen martensita com a estructura cristal·lina. Aquesta combinació té el contingut d'or més baix, la qual cosa els fa menys costosos de produir. Proporcionen certa resistència a la corrosió;força excel·lent;i s'utilitzen habitualment en vaixella, equips dentals i quirúrgics, estris de cuina i certs tipus d'eines.
Quan soldeu SS, el tipus de substrat i la seva aplicació en servei determinaran el metall d'aportació adequat a utilitzar. Si utilitzeu un procés de protecció de gas, és possible que hàgiu de prestar especial atenció a les mescles de gas de protecció per evitar certs problemes relacionats amb la soldadura.
Per soldar el 304 a si mateix, necessitareu un elèctrode E308/308L. La "L" significa baix en carboni, que ajuda a prevenir la corrosió intergranular. Aquests elèctrodes tenen un contingut de carboni inferior al 0,03%;qualsevol cosa per sobre d'això augmenta el risc de precipitació de carboni als límits de gra i combinar-se amb el crom per formar carburs de crom, reduint eficaçment la resistència a la corrosió de l'acer. Això es fa evident si es produeix corrosió a la zona afectada per la calor (HAZ) de les juntes soldades SS.
Com que el 304 és un tipus austenític de SS, el metall de soldadura corresponent contindrà la major part de l'austenita. No obstant això, l'elèctrode en si contindrà un estabilitzador de ferrita, com el molibdè, per promoure la formació de ferrita en el metall de soldadura. Els fabricants solen enumerar una gamma típica de quantitats de ferrita per al metall de soldadura. afegit al metall de soldadura.
Els números de ferrita es deriven del diagrama de Schaeffler i del diagrama WRC-1992, que utilitzen fórmules equivalents de níquel i crom per calcular el valor, que quan es representen al diagrama produeixen un nombre normalitzat. El nombre de ferrita entre 0 i 7 correspon al percentatge de volum de l'estructura de cristall de ferrita present al metall de soldadura;tanmateix, a percentatges més elevats, el nombre de ferrita augmenta a un ritme més ràpid. Recordeu que la ferrita en SS no és el mateix que la ferrita d'acer al carboni, sinó una fase anomenada ferrita delta. La SS austenítica no té transformacions de fase associades a processos d'alta temperatura com el tractament tèrmic.
La formació de ferrita és desitjable perquè és més dúctil que l'austenita, però s'ha de controlar. Els baixos recomptes de ferrita poden produir soldadures amb una excel·lent resistència a la corrosió en algunes aplicacions, però són extremadament propensos a esquerdes calentes durant la soldadura.
Com que heu esmentat que teniu problemes d'esquerdes i un recompte de ferrita baix, heu de mirar de prop el vostre metall d'aportació i assegurar-vos que produeix prou recompte de ferrita: uns 8 haurien d'ajudar. A més, si utilitzeu soldadura per arc amb nucli de flux (FCAW), aquests metalls d'aportació solen utilitzar un gas de protecció de diòxid de carboni al 100% o un gas de protecció de diòxid de carboni al 100% o un 75% de CO2 que pot provocar una barreja de carboni/25% de carboni. Voleu canviar a un procés de soldadura per arc de metall amb gas (GMAW) i utilitzar una barreja d'argó al 98%/2% d'oxigen per reduir la possibilitat de captació de carboni.
Per soldar SS a acer al carboni, heu d'utilitzar material de farciment E309L. Aquest metall de farciment s'utilitza especialment per soldar metalls diferents i forma una certa quantitat de ferrita després de diluir l'acer al carboni a la soldadura. Atès que l'acer al carboni absorbirà una mica de carboni, s'afegeixen estabilitzadors de ferrita al metall d'aportació per contrarestar la tendència del carboni a formar austenita.
En resum, si voleu eliminar les esquerdes calentes a les juntes de soldadura austenítiques SS, comproveu el metall d'ompliment de ferrita adequat i seguiu les bones pràctiques de soldadura.
SOLDADOR, abans Practical Welding Today, mostra les persones reals que fabriquen els productes que utilitzem i treballem cada dia. Aquesta revista ha servit a la comunitat de soldadura a Amèrica del Nord durant més de 20 anys.
Ara amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal és ara totalment accessible i ofereix un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Gaudeix d'accés complet a l'edició digital de STAMPING Journal, que ofereix els últims avenços tecnològics, bones pràctiques i notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara amb accés complet a l'edició digital de The Fabricator en Español, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.