P: Nedavno smo počeli obavljati neke radove koji zahtijevaju da neke komponente budu izrađene prvenstveno od nehrđajućeg čelika kvalitete 304, koji je zavaren sam za sebe i za meki čelik. Doživjeli smo neke probleme s pucanjem na zavarenim spojevima od nehrđajućeg čelika do nehrđajućeg čelika debljine do 1,25 inča. Spomenuto je da imamo nizak broj ferita. Možete li objasniti što je to i kako to popraviti?
O: Ovo je dobro pitanje. Da, možemo vam pomoći da shvatite što znače niske vrijednosti ferita i kako to spriječiti.
Prvo, pogledajmo definiciju nehrđajućeg čelika (SS) i kako se ferit odnosi na zavarene spojeve. Crni čelik i legure sadrže više od 50% željeza. To uključuje sve ugljične i nehrđajuće čelike i druge definirane skupine. Aluminij, bakar i titan ne sadrže željezo, pa su izvrsni primjeri legura obojenih metala.
Glavne komponente ove legure su ugljični čelik s najmanje 90% željeza i SS sa 70 do 80% željeza. Da bi bila klasificirana kao SS, mora sadržavati najmanje 11,5% dodanog kroma. Razine kroma iznad ovog minimalnog praga potiču stvaranje filmova krom oksida na čeličnim površinama i sprječavaju stvaranje oksidacije kao što je hrđa (željezni oksid) ili korozija uzrokovana kemijskim napadom.
SS se uglavnom dijeli u tri skupine: austenit, ferit i martenzit. Naziv im dolazi od kristalne strukture sobne temperature koja ih čini. Druga uobičajena skupina je duplex SS, što je ravnoteža između ferita i austenita u kristalnoj strukturi.
Austenitni stupnjevi, serija 300, sadrže 16% do 30% kroma i 8% do 40% nikla, tvoreći pretežno austenitnu kristalnu strukturu. Kako bi se pospješilo stvaranje omjera austenit-ferita, tijekom procesa proizvodnje čelika dodaju se stabilizatori poput nikla, ugljika, mangana i dušika. Neki uobičajeni stupnjevi su 304, 316 i 347. Nudi dobru kor. otpornost na rozu;prvenstveno se koristi u prehrambenoj, kemijskoj, farmaceutskoj i kriogenoj primjeni. Kontrola formiranja ferita osigurava izvrsnu žilavost na niskim temperaturama.
Feritni SS je klasa serije 400 koji je potpuno magnetski, sadrži 11,5% do 30% kroma i ima feritnu prevladavajuću kristalnu strukturu. Za poticanje stvaranja ferita, stabilizatori uključuju krom, silicij, molibden i niobij tijekom proizvodnje čelika. Ove vrste SS-a obično se koriste u automobilskim ispušnim sustavima i elektranama i imaju ograničenu primjenu pri visokim temperaturama. Nekoliko često korištenih vrsta je 405, 409, 430 i 446.
Martenzitne vrste, također identificirane serijom 400 kao što su 403, 410 i 440, su magnetske, sadrže 11,5% do 18% kroma i imaju martenzit kao kristalnu strukturu. Ova kombinacija ima najniži sadržaj zlata, što ih čini najjeftinijima za proizvodnju. Pružaju određenu otpornost na koroziju;izvrsna snaga;i obično se koriste u posuđu, stomatološkoj i kirurškoj opremi, posuđu za kuhanje i određenim vrstama alata.
Kada zavarite SS, vrsta supstrata i njegova primjena tijekom rada odredit će odgovarajući dodatni metal za upotrebu. Ako koristite postupak zaštite od plina, možda ćete morati obratiti posebnu pozornost na mješavine zaštitnih plinova kako biste spriječili određene probleme povezane sa zavarivanjem.
Za lemljenje 304 na sebe, trebat će vam elektroda E308/308L. "L" označava nisku razinu ugljika, što pomaže u sprječavanju interkristalne korozije. Ove elektrode imaju udio ugljika ispod 0,03%;sve iznad toga povećava rizik od taloženja ugljika na granicama zrna i spajanja s kromom u obliku kromovih karbida, učinkovito smanjujući otpornost čelika na koroziju. Ovo postaje vidljivo ako se korozija pojavi u zoni utjecaja topline (HAZ) zavarenih spojeva od nehrđajućeg čelika. Još jedno razmatranje za nehrđajući spojeve L stupnja je da oni imaju nižu vlačnu čvrstoću pri povišenim radnim temperaturama od izravnih razreda nehrđajućeg čelika.
Budući da je 304 austenitni tip SS-a, odgovarajući metal za zavarivanje sadržavat će većinu austenita. Međutim, sama elektroda će sadržavati feritni stabilizator, kao što je molibden, kako bi se pospješilo stvaranje ferita u metalu za zavarivanje. Proizvođači obično navode tipičan raspon količina ferita za metal za zavarivanje. Kao što je ranije spomenuto, ugljik je jak austenitni stabilizator i iz tih je razloga ključno spriječiti njegovo stvaranje. koji se dodaje metalu šava.
Feritni brojevi izvedeni su iz Schaefflerovog dijagrama i WRC-1992 dijagrama, koji koriste formule ekvivalenta nikla i kroma za izračunavanje vrijednosti, koja kada se ucrta na dijagram daje normalizirani broj. Feritni broj između 0 i 7 odgovara volumnom postotku feritne kristalne strukture prisutne u metalu zavara;međutim, pri višim postocima, feritni broj raste bržom brzinom. Upamtite da ferit u SS nije isto što i ferit od ugljičnog čelika, već faza koja se naziva delta ferit. Austenitni SS nema faznih transformacija povezanih s procesima visoke temperature kao što je toplinska obrada.
Formiranje ferita je poželjno jer je duktilniji od austenita, ali mora se kontrolirati. Brojevi ferita u nekim primjenama mogu proizvesti zavare s izvrsnim otporom korozije, ali su izuzetno skloni vrućem pucanju tijekom zavarivanja. Za uvjetima ferita može biti lako korišten.
Budući da ste spomenuli da imate problema s pukotinama i nizak broj ferita, morate pažljivo pogledati svoj dodatni metal i osigurati da proizvodi dovoljan broj ferita – oko 8 bi trebalo pomoći. Također, ako koristite elektrolučno zavarivanje punjenom jezgrom (FCAW), ti dodatni metali obično koriste zaštitni plin od 100% ugljičnog dioksida ili mješavinu 75% argona/25% CO2, što može uzrokovati upijanje ugljika u zavaru metal. Možda biste se željeli prebaciti na postupak plinskog elektrolučnog zavarivanja (GMAW) i koristiti mješavinu 98% argona/2% kisika kako biste smanjili mogućnost skupljanja ugljika.
Za zavarivanje SS-a na ugljični čelik morate koristiti dodatni materijal E309L. Ovaj dodatni metal posebno se koristi za zavarivanje različitih metala i stvara određenu količinu ferita nakon što se ugljični čelik razrijedi u zavarivanju. Budući da se dio ugljika apsorbira u ugljični čelik, feritni stabilizatori dodaju se dodatnom metalu kako bi spriječili tendenciju ugljika da stvara austenit. To će pomoći u sprječavanju toplinskog pucanja u primjenama zavarivanja.
Ukratko, ako želite eliminirati vruće pukotine na austenitnim SS zavarenim spojevima, provjerite odgovarajući feritni dodatni metal i slijedite dobru praksu zavarivanja. Održavajte unos topline ispod 50 kJ/inču, održavajte umjerene do niske međuprolazne temperature i osigurajte da lemljeni spojevi nisu onečišćeni prije lemljenja. Koristite odgovarajući mjerač za provjeru količine ferita na zavarenom spoju, ciljajući na 5 do 10 .
WELDER, bivši Practical Welding Today, predstavlja stvarne ljude koji proizvode proizvode koje koristimo i s kojima radimo svaki dan. Ovaj časopis služi zajednici zavarivanja u Sjevernoj Americi više od 20 godina.
Sada uz potpuni pristup digitalnom izdanju The FABRICATOR-a, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje The Tube & Pipe Journal sada je u potpunosti dostupno, pružajući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Uživajte u potpunom pristupu digitalnom izdanju časopisa STAMPING Journal, koji pruža najnovija tehnološka dostignuća, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište metalnih žigosanja.
Sada uz potpuni pristup digitalnom izdanju The Fabricator en Español, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.