P: Recentemente, começamos a fazer alguns trabalhos que exigem que alguns componentes sejam feitos principalmente de aço inoxidável 304, que é soldado a si mesmo e ao aço macio.Tivemos alguns problemas com trincas de solda entre aço inoxidável e aço inoxidável de até 1,25" de espessura.Foi mencionado que temos baixos níveis de ferrita.Você pode explicar o que é e como corrigi-lo?
R: Essa é uma boa pergunta.Sim, podemos ajudá-lo a entender o que significa ferrite baixa e como evitá-la.
Primeiro, vamos ver a definição de aço inoxidável (SS) e como a ferrita se relaciona com as juntas soldadas.Aço preto e ligas contêm mais de 50% de ferro.Isso inclui todos os aços carbono e inoxidáveis, bem como alguns outros grupos.Alumínio, cobre e titânio não contêm ferro, por isso são excelentes exemplos de ligas não ferrosas.
Os principais componentes desta liga são o aço carbono com teor de ferro de pelo menos 90% e o aço inoxidável com teor de ferro de 70 a 80%.Para ser classificado como SS, deve ter pelo menos 11,5% de cromo adicionado.Níveis de cromo acima desse limite mínimo promovem a formação de um filme de óxido de cromo nas superfícies do aço e evitam a formação de oxidação como ferrugem (óxido de ferro) ou corrosão por ataque químico.
O aço inoxidável é dividido principalmente em três grupos: austenítico, ferrítico e martensítico.Seu nome vem da estrutura cristalina à temperatura ambiente da qual são compostos.Outro grupo comum é o aço inoxidável duplex, que é um equilíbrio entre ferrita e austenita na estrutura cristalina.
Os graus austeníticos, série 300, contêm 16% a 30% de cromo e 8% a 40% de níquel, formando uma estrutura cristalina predominantemente austenítica.Estabilizadores como níquel, carbono, manganês e nitrogênio são adicionados durante o processo de fabricação do aço para ajudar a formar a relação austenita-ferrita.Alguns graus comuns são 304, 316 e 347. Oferece boa resistência à corrosão;usado principalmente em indústrias alimentícias, químicas, farmacêuticas e criogênicas.O controle da formação de ferrita proporciona excelente tenacidade a baixas temperaturas.
SS ferrítico é um grau da série 400 que é totalmente magnético, contém 11,5% a 30% de cromo e possui uma estrutura de cristal predominantemente ferrítica.Para promover a formação de ferrita, os estabilizadores incluem cromo, silício, molibdênio e nióbio durante a produção de aço.Esses tipos de SS são comumente usados ​​em sistemas de exaustão automotivos e powertrains e têm aplicações limitadas em altas temperaturas.Vários tipos comumente usados: 405, 409, 430 e 446.
Os graus martensíticos, também chamados de série 400, como 403, 410 e 440, são magnéticos, contêm 11,5% a 18% de cromo e possuem uma estrutura cristalina martensítica.Esta combinação tem o menor teor de ouro, tornando-os menos caros de produzir.Eles fornecem alguma resistência à corrosão, resistência superior e são comumente usados ​​em talheres, equipamentos odontológicos e cirúrgicos, utensílios de cozinha e alguns tipos de ferramentas.
Quando você solda aço inoxidável, o tipo de substrato e sua aplicação em serviço determinarão o metal de adição apropriado a ser usado.Se você estiver usando um processo de gás de proteção, pode ser necessário prestar atenção especial às misturas de gás de proteção para evitar certos problemas associados à soldagem.
Para soldar o 304 nele mesmo, você precisará de um eletrodo E308/308L.“L” significa baixo teor de carbono, o que ajuda a prevenir a corrosão intergranular.O teor de carbono desses eletrodos é inferior a 0,03%, se esse valor for excedido, aumenta o risco de deposição de carbono nos contornos de grão e de ligação de cromo para formar carbonetos de cromo, o que reduz efetivamente a resistência à corrosão do aço.Isso se torna aparente se a corrosão ocorrer na zona afetada pelo calor (HAZ) das soldas de aço inoxidável.Outra consideração para o aço inoxidável grau L é que eles têm menor resistência à tração em temperaturas operacionais elevadas do que os tipos de aço inoxidável reto.
Como o 304 é um tipo de aço inoxidável austenítico, o metal de solda correspondente conterá a maior parte da austenita.No entanto, o próprio eletrodo conterá um estabilizador de ferrita, como o molibdênio, para promover a formação de ferrita no metal de solda.Os fabricantes geralmente listam uma faixa típica para a quantidade de ferrita para um metal de solda.Como mencionado anteriormente, o carbono é um forte estabilizador austenítico e por esses motivos é essencial evitar sua adição ao metal de solda.
Os números de ferrita são derivados do gráfico Scheffler e do gráfico WRC-1992, que usam fórmulas equivalentes de níquel e cromo para calcular o valor que, quando plotado no gráfico, fornece um número normalizado.Um número de ferrita entre 0 e 7 corresponde à porcentagem em volume da estrutura cristalina ferrítica presente no metal de solda, porém, em porcentagens maiores, o número de ferrita aumenta mais rapidamente.Lembre-se que a ferrita em SS não é a mesma ferrita de aço carbono, mas sim uma fase chamada ferrita delta.O aço inoxidável austenítico não sofre transformações de fase associadas a processos de alta temperatura, como tratamento térmico.
A formação de ferrita é desejável porque é mais dúctil que a austenita, mas deve ser controlada.O baixo teor de ferrita pode fornecer soldas com excelente resistência à corrosão em algumas aplicações, mas são extremamente propensas a rachaduras a quente durante a soldagem.Para uso geral, o número de ferritas deve estar entre 5 e 10, mas algumas aplicações podem exigir valores menores ou maiores.As ferritas podem ser facilmente verificadas no local de trabalho com um indicador de ferrita.
Como você mencionou que tem problemas com rachaduras e ferritas baixas, você deve dar uma olhada no seu metal de adição e certificar-se de que está produzindo ferritas suficientes – cerca de 8 devem resolver o problema.Além disso, se você estiver usando soldagem a arco fluxado (FCAW), esses metais de adição normalmente usam um gás de proteção de 100% de dióxido de carbono ou uma mistura de 75% de argônio e 25% de CO2, o que pode fazer com que o metal de solda absorva carbono.Você pode mudar para o processo de soldagem a arco de metal (GMAW) e usar uma mistura de 98% de argônio/2% de oxigênio para reduzir a possibilidade de depósitos de carbono.
Ao soldar aço inoxidável em aço carbono, o material de adição E309L deve ser usado.Este metal de adição é especialmente utilizado para soldagem de metais dissimilares, formando certa quantidade de ferrita após a dissolução do aço carbono na solda.Como o aço carbono absorve um pouco de carbono, estabilizadores de ferrita são adicionados ao metal de adição para neutralizar a tendência do carbono de formar austenita.Isso ajudará a evitar rachaduras térmicas durante a soldagem.
Em conclusão, se você deseja reparar trincas quentes em soldas de aço inoxidável austenítico, verifique se há metal de adição de ferrite suficiente e siga as boas práticas de soldagem.Mantenha a entrada de calor abaixo de 50 kJ/in, mantenha temperaturas intermediárias a baixas e certifique-se de que as juntas de solda estejam limpas antes de soldar.Use um medidor apropriado para verificar a quantidade de ferrita na solda, apontando para 5-10.
A WELDER, anteriormente denominada Practical Welding Today, representa as pessoas reais que fabricam os produtos que usamos e com os quais trabalhamos todos os dias.Esta revista atende à comunidade de soldagem na América do Norte há mais de 20 anos.
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