Otázka: Nedávno jsme začali s prací, která vyžaduje, aby některé součásti byly vyrobeny převážně z nerezové oceli 304, která je svařována sama k sobě a s nízkouhlíkovou ocelí. Zaznamenali jsme problémy s praskáním svaru mezi nerezovou ocelí a nerezovou ocelí do tloušťky 3,8 cm. Bylo zmíněno, že máme nízkou hladinu feritu. Můžete vysvětlit, co to je a jak to opravit?
A: To je dobrá otázka. Ano, můžeme vám pomoci pochopit, co znamená nízký obsah feritu a jak tomu předcházet.
Nejprve se podívejme na definici nerezové oceli (SS) a na to, jak se ferit vztahuje ke svarovým spojům. Černá ocel a slitiny obsahují více než 50 % železa. To zahrnuje všechny uhlíkové a nerezové oceli, stejně jako některé další skupiny. Hliník, měď a titan železo neobsahují, takže jsou vynikajícími příklady neželezných slitin.
Hlavními složkami této slitiny jsou uhlíková ocel s obsahem železa nejméně 90 % a nerezová ocel s obsahem železa 70 až 80 %. Aby byla slitina klasifikována jako nerezová ocel, musí mít přidaný chrom alespoň 11,5 %. Hladiny chromu nad touto minimální hranicí podporují tvorbu filmu oxidu chromu na ocelových površích a zabraňují tvorbě oxidace, jako je rez (oxid železa) nebo chemická koroze.
Nerezová ocel se dělí hlavně do tří skupin: austenitická, feritická a martenzitická. Jejich název pochází z krystalové struktury, ze které se skládají při pokojové teplotě. Další běžnou skupinou jsou duplexní nerezové oceli, které představují rovnováhu mezi feritem a austenitem v krystalové struktuře.
Austenitické jakosti, řada 300, obsahují 16 % až 30 % chromu a 8 % až 40 % niklu, čímž tvoří převážně austenitickou krystalovou strukturu. Během procesu výroby oceli se přidávají stabilizátory, jako je nikl, uhlík, mangan a dusík, které pomáhají vytvářet poměr austenitu a feritu. Mezi běžné jakosti patří 304, 316 a 347. Poskytují dobrou odolnost proti korozi; používají se hlavně v potravinářském, chemickém, farmaceutickém a kryogenním průmyslu. Kontrola tvorby feritu poskytuje vynikající houževnatost při nízkých teplotách.
Feritická nerezová ocel je plně magnetická ocel řady 400, která obsahuje 11,5 % až 30 % chromu a má převážně feritickou krystalovou strukturu. Pro podporu tvorby feritu se během výroby oceli přidávají stabilizátory, jako je chrom, křemík, molybden a niob. Tyto typy nerezových ocelí se běžně používají ve výfukových systémech a hnacích ústrojích automobilů a mají omezené využití při vysokých teplotách. Několik běžně používaných typů: 405, 409, 430 a 446.
Martenzitické oceli, označované také jako řada 400, jako například 403, 410 a 440, jsou magnetické, obsahují 11,5 % až 18 % chromu a mají martenzitickou krystalovou strukturu. Tato kombinace má nejnižší obsah zlata, díky čemuž jsou nejméně nákladné na výrobu. Poskytují určitou odolnost proti korozi, vynikající pevnost a běžně se používají ve stolním nádobí, zubním a chirurgickém vybavení, kuchyňském náčiní a některých typech nástrojů.
Při svařování nerezové oceli určí typ podkladu a jeho použití vhodný přídavný materiál. Pokud používáte proces s ochranným plynem, je třeba věnovat zvláštní pozornost směsím ochranných plynů, abyste předešli určitým problémům spojeným se svařováním.
K připájení oceli 304 k sobě budete potřebovat elektrodu E308/308L. „L“ znamená nízký obsah uhlíku, což pomáhá předcházet mezikrystalové korozi. Obsah uhlíku v těchto elektrodách je menší než 0,03 %. Pokud je tato hodnota překročena, zvyšuje se riziko usazování uhlíku na hranicích zrn a vazby chromu za vzniku karbidů chromu, což účinně snižuje odolnost oceli proti korozi. To se projeví, pokud dojde ke korozi v tepelně ovlivněné zóně (HAZ) svarů nerezové oceli. Dalším faktorem, který je třeba u nerezové oceli třídy L zvážit, je, že má nižší pevnost v tahu při zvýšených provozních teplotách než rovné nerezové oceli.
Protože 304 je austenitický typ nerezové oceli, bude odpovídající svarový kov obsahovat většinu austenitu. Samotná elektroda však bude obsahovat feritový stabilizátor, například molybden, který podporuje tvorbu feritu ve svarovém kovu. Výrobci obvykle uvádějí typický rozsah množství feritu ve svarovém kovu. Jak již bylo zmíněno, uhlík je silný austenitický stabilizátor a z těchto důvodů je nezbytné zabránit jeho přidávání do svarového kovu.
Feritová čísla jsou odvozena ze Schefflerova diagramu a diagramu WRC-1992, které používají ekvivalentní vzorce pro nikl a chrom k výpočtu hodnoty, která po vynesení do diagramu udává normalizované číslo. Feritové číslo mezi 0 a 7 odpovídá objemovému procentu feritické krystalové struktury přítomné ve svarovém kovu, avšak při vyšších procentech se feritové číslo zvyšuje rychleji. Nezapomeňte, že ferit v nerezové oceli není totéž co ferit z uhlíkové oceli, ale fáze zvaná delta ferit. Austenitická nerezová ocel neprochází fázovými transformacemi spojenými s vysokoteplotními procesy, jako je tepelné zpracování.
Tvorba feritu je žádoucí, protože je tvárnější než austenit, ale musí být kontrolována. Nízký obsah feritu může v některých aplikacích poskytnout svarům vynikající odolnost proti korozi, ale jsou extrémně náchylné k tvorbě trhlin za tepla během svařování. Pro obecné použití by se počet feritů měl pohybovat mezi 5 a 10, ale některé aplikace mohou vyžadovat nižší nebo vyšší hodnoty. Ferity lze snadno kontrolovat na pracovišti pomocí feritového indikátoru.
Vzhledem k tomu, že jste zmínil/a, že máte problémy s praskáním a nízkým obsahem feritů, měli byste se pečlivě podívat na svůj přídavný materiál a ujistit se, že produkuje dostatek feritů – mělo by stačit přibližně 8. Také pokud používáte svařování plněnou pájkou (FCAW), tyto přídavné materiály obvykle používají ochranný plyn ze 100 % oxidu uhličitého nebo směs 75 % argonu a 25 % CO2, což může způsobit absorpci uhlíku svarovým kovem. Můžete přejít na proces svařování kovem obloukem (GMAW) a použít směs 98 % argonu a 2 % kyslíku, abyste snížili možnost usazování uhlíku.
Při svařování nerezové oceli s uhlíkovou ocelí je nutné použít přídavný materiál E309L. Tento přídavný materiál se používá speciálně pro svařování rozdílných kovů a po rozpuštění uhlíkové oceli ve svarovém spoji vytváří určité množství feritu. Protože uhlíková ocel absorbuje určité množství uhlíku, přidávají se do přídavného materiálu feritové stabilizátory, které působí proti tendenci uhlíku tvořit austenit. To pomáhá zabránit tepelnému praskání během svařování.
Závěrem lze říci, že pokud chcete opravit trhliny způsobené horkem ve svarech austenitické nerezové oceli, zkontrolujte dostatek feritového přídavného materiálu a dodržujte správné svařovací postupy. Udržujte tepelný příkon pod 50 kJ/in, udržujte střední až nízké mezivrstvé teploty a před pájením zajistěte, aby byly pájené spoje čisté. Pomocí vhodného měřidla zkontrolujte množství feritu ve svaru, zaměřte se na 5-10.
Časopis WELDER, dříve známý jako Practical Welding Today, zastupuje skutečné lidi, kteří vyrábějí produkty, které denně používáme a s nimiž pracujeme. Tento časopis slouží svářečské komunitě v Severní Americe již více než 20 let.
Nyní s plným přístupem k digitální edici The FABRICATOR máte snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Digitální vydání časopisu The Tube & Pipe Journal je nyní plně dostupné a poskytuje snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Získejte plný digitální přístup k časopisu STAMPING Journal, který obsahuje nejnovější technologie, osvědčené postupy a novinky z oboru lisování kovů.
Nyní s plným digitálním přístupem k The Fabricator en Español máte snadný přístup k cenným zdrojům z oboru.