Î: Am început recent să efectuăm niște lucrări care necesită ca unele componente să fie fabricate în principal din oțel inoxidabil 304, care este sudat între el și cu oțelul moale. Am întâmpinat unele probleme cu fisurile sudurilor dintre oțelul inoxidabil și oțelul inoxidabil cu grosimea de până la 1,25″. S-a menționat că avem niveluri scăzute de ferită. Puteți explica ce este și cum se poate remedia?
R: Aceasta este o întrebare bună. Da, vă putem ajuta să înțelegeți ce înseamnă un conținut scăzut de ferită și cum să îl preveniți.
Mai întâi, să analizăm definiția oțelului inoxidabil (SS) și modul în care ferita se leagă de îmbinările sudate. Oțelul negru și aliajele sale conțin peste 50% fier. Aceasta include toate oțelurile carbon și inoxidabile, precum și anumite alte grupuri. Aluminiul, cuprul și titanul nu conțin fier, deci sunt exemple excelente de aliaje neferoase.
Principalele componente ale acestui aliaj sunt oțelul carbon cu un conținut de fier de cel puțin 90% și oțelul inoxidabil cu un conținut de fier de 70 până la 80%. Pentru a fi clasificat ca oțel inoxidabil, trebuie să aibă un adaos de crom de cel puțin 11,5%. Nivelurile de crom peste acest prag minim promovează formarea unei pelicule de oxid de crom pe suprafețele oțelului și previn formarea oxidării, cum ar fi rugina (oxid de fier) ​​sau coroziunea prin atac chimic.
Oțelul inoxidabil este împărțit în principal în trei grupe: austenitic, feritic și martensitic. Numele lor provine de la structura cristalină la temperatura camerei din care sunt compuși. O altă grupă comună este oțelul inoxidabil duplex, care reprezintă un echilibru între ferită și austenită în structura cristalină.
Clasele austenitice, seria 300, conțin 16% până la 30% crom și 8% până la 40% nichel, formând o structură cristalină predominant austenitică. Stabilizatori precum nichelul, carbonul, manganul și azotul sunt adăugați în timpul procesului de fabricare a oțelului pentru a ajuta la formarea raportului austenită-ferită. Câteva clase comune sunt 304, 316 și 347. Oferă o bună rezistență la coroziune; utilizate în principal în industria alimentară, chimică, farmaceutică și criogenică. Controlul formării feritei oferă o tenacitate excelentă la temperaturi scăzute.
Oțelul inox feritic este un tip din seria 400, complet magnetic, care conține între 11,5% și 30% crom și are o structură cristalină predominant feritică. Pentru a promova formarea feritei, stabilizatorii includ crom, siliciu, molibden și niobiu în timpul producției de oțel. Aceste tipuri de oțel inox sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele de evacuare și în sistemele de propulsie auto și au aplicații limitate la temperaturi ridicate. Există câteva tipuri utilizate în mod obișnuit: 405, 409, 430 și 446.
Gradele martensitice, denumite și seria 400, cum ar fi 403, 410 și 440, sunt magnetice, conțin între 11,5% și 18% crom și au o structură cristalină martensitică. Această combinație are cel mai mic conținut de aur, ceea ce le face cele mai puțin costisitoare de produs. Acestea oferă o oarecare rezistență la coroziune, o rezistență superioară și sunt utilizate în mod obișnuit în articole de masă, echipamente dentare și chirurgicale, vase de gătit și unele tipuri de unelte.
Când sudați oțel inoxidabil, tipul de substrat și aplicarea acestuia în serviciu vor determina metalul de adaos adecvat care trebuie utilizat. Dacă utilizați un proces cu gaz protector, este posibil să fie nevoie să acordați o atenție deosebită amestecurilor de gaz protector pentru a preveni anumite probleme de sudare.
Pentru a lipi oțelul 304 pe sine, veți avea nevoie de un electrod E308/308L. „L” înseamnă conținut scăzut de carbon, ceea ce ajută la prevenirea coroziunii intergranulare. Conținutul de carbon al acestor electrozi este mai mic de 0,03%; atunci când această valoare este depășită, riscul depunerii de carbon la limitele granulelor și al legăturilor de crom pentru a forma carburi de crom crește, ceea ce reduce eficient rezistența la coroziune a oțelului. Acest lucru devine evident dacă apare coroziunea în zona afectată termic (HAZ) a sudurilor din oțel inoxidabil. O altă considerație pentru oțelul inoxidabil de calitate L este că acesta are o rezistență la tracțiune mai mică la temperaturi de funcționare ridicate decât oțelurile inoxidabile simple.
Întrucât oțelul inoxidabil 304 este un tip austenitic de oțel inoxidabil, metalul de sudură corespunzător va conține cea mai mare parte a austenitei. Cu toate acestea, electrodul în sine va conține un stabilizator de ferită, cum ar fi molibdenul, pentru a promova formarea feritei în metalul de sudură. Producătorii listează de obicei un interval tipic pentru cantitatea de ferită pentru un metal de sudură. După cum s-a menționat anterior, carbonul este un stabilizator austenitic puternic și, din aceste motive, este esențial să se prevină adăugarea sa la metalul de sudură.
Numerele de ferită sunt derivate din diagrama Scheffler și diagrama WRC-1992, care utilizează formule echivalente cu nichel și crom pentru a calcula valoarea care, atunci când este reprezentată grafic pe diagramă, dă un număr normalizat. Un număr de ferită între 0 și 7 corespunde procentului volumic al structurii cristaline feritice prezente în metalul de sudură; cu toate acestea, la procente mai mari, numărul de ferită crește mai rapid. Rețineți că ferita din oțel inoxidabil nu este aceeași cu ferita din oțel carbon, ci o fază numită ferită delta. Oțelul inoxidabil austenitic nu suferă transformări de fază asociate cu procese la temperaturi înalte, cum ar fi tratamentul termic.
Formarea feritei este de dorit deoarece este mai ductilă decât austenita, dar trebuie controlată. Conținutul scăzut de ferită poate oferi sudurilor o rezistență excelentă la coroziune în unele aplicații, dar acestea sunt extrem de predispuse la fisuri la cald în timpul sudării. Pentru condiții generale de utilizare, numărul de ferite ar trebui să fie între 5 și 10, dar unele aplicații pot necesita valori mai mici sau mai mari. Feritele pot fi ușor verificate la locul de muncă cu un indicator de ferită.
Întrucât ați menționat că aveți probleme cu fisurile și conținutul scăzut de ferită, ar trebui să analizați cu atenție metalul de adaos și să vă asigurați că produce suficientă ferită - aproximativ 8 ar trebui să fie suficiente. De asemenea, dacă utilizați sudarea cu arc cu miez de flux (FCAW), aceste metale de adaos utilizează de obicei un gaz protector de 100% dioxid de carbon sau un amestec de 75% argon și 25% CO2, care poate determina metalul de sudură să absoarbă carbonul. Puteți trece la procesul de sudare cu arc metalic (GMAW) și puteți utiliza un amestec de 98% argon/2% oxigen pentru a reduce posibilitatea depunerilor de carbon.
La sudarea oțelului inoxidabil pe oțel carbon, trebuie utilizat material de adaos E309L. Acest metal de adaos este special utilizat pentru sudarea metalelor diferite și formează o anumită cantitate de ferită după ce oțelul carbon se dizolvă în sudură. Deoarece oțelul carbon absoarbe o parte din carbon, se adaugă stabilizatori de ferită la metalul de adaos pentru a contracara tendința carbonului de a forma austenită. Acest lucru va ajuta la prevenirea fisurării termice în timpul sudării.
Așadar, dacă doriți să reparați fisurile fierbinți din sudurile din oțel inoxidabil austenitic, verificați consistența metalului de adaos cu ferită și urmați cele mai bune practici de sudare. Mențineți aportul de căldură sub 50 kJ/in, mențineți temperaturi moderate spre scăzute între treceri și asigurați-vă că îmbinările de lipire sunt curate înainte de lipire. Folosiți calibrul adecvat pentru a verifica cantitatea de ferită de pe sudură, concentrându-vă pe 5-10.
WELDER, numită anterior Practical Welding Today, reprezintă oamenii reali care fabrică produsele pe care le folosim și cu care lucrăm în fiecare zi. Această revistă deservește comunitatea sudoriștilor din America de Nord de peste 20 de ani.
Acum, cu acces complet la ediția digitală The FABRICATOR, acces facil la resurse valoroase din industrie.
Ediția digitală a revistei The Tube & Pipe Journal este acum complet accesibilă, oferind acces facil la resurse valoroase din industrie.
Obțineți acces digital complet la Jurnalul STAMPING, care prezintă cele mai recente tehnologii, cele mai bune practici și știri din industrie pentru piața de ștanțare a metalelor.
Acum, cu acces digital complet la The Fabricator en Español, aveți acces facil la resurse valoroase din industrie.