F: Vi har nyligen börjat göra en del arbete som kräver att vissa komponenter huvudsakligen är tillverkade av 304 rostfritt stål, som är svetsat till sig självt och till mjukt stål.Vi har upplevt vissa problem med svetssprickor mellan rostfritt stål och rostfritt stål upp till 1,25 tum tjockt.Det nämndes att vi har låga ferritnivåer.Kan du förklara vad det är och hur man fixar det?
A: Det är en bra fråga.Ja, vi kan hjälpa dig att förstå vad låg ferrit betyder och hur du kan förhindra det.
Låt oss först titta på definitionen av rostfritt stål (SS) och hur ferrit relaterar till svetsfogar.Svart stål och legeringar innehåller över 50 % järn.Detta inkluderar allt kol och rostfritt stål, samt vissa andra grupper.Aluminium, koppar och titan innehåller inte järn, så de är utmärkta exempel på icke-järnlegeringar.
Huvudkomponenterna i denna legering är kolstål med en järnhalt på minst 90 % och rostfritt stål med en järnhalt på 70 till 80 %.För att klassas som SS måste den ha minst 11,5 % krom tillsatt.Kromnivåer över denna minimitröskel främjar bildandet av en kromoxidfilm på stålytor och förhindrar bildandet av oxidation såsom rost (järnoxid) eller kemisk angreppskorrosion.
Rostfritt stål delas huvudsakligen in i tre grupper: austenitisk, ferritisk och martensitisk.Deras namn kommer från kristallstrukturen vid rumstemperatur som de består av.En annan vanlig grupp är duplext rostfritt stål, som är en balans mellan ferrit och austenit i kristallstrukturen.
Austenitiska kvaliteter, 300-serien, innehåller 16 % till 30 % krom och 8 % till 40 % nickel, vilket bildar en övervägande austenitisk kristallstruktur.Stabilisatorer som nickel, kol, mangan och kväve tillsätts under ståltillverkningsprocessen för att hjälpa till att bilda austenit-ferritförhållandet.Några vanliga kvaliteter är 304, 316 och 347. Ger bra korrosionsbeständighet;används främst inom livsmedels-, kemisk-, läkemedels- och kryogenindustri.Kontroll av ferritbildning ger utmärkt seghet vid låga temperaturer.
Ferritic SS är en 400-serie som är helt magnetisk, innehåller 11,5 % till 30 % krom och har en övervägande ferritisk kristallstruktur.För att främja bildningen av ferrit inkluderar stabilisatorer krom, kisel, molybden och niob under stålproduktion.Dessa typer av SS används ofta i bilavgassystem och drivlinor och har begränsade högtemperaturapplikationer.Flera vanliga typer: 405, 409, 430 och 446.
Martensitiska kvaliteter, även kallade 400-serien, såsom 403, 410 och 440, är ​​magnetiska, innehåller 11,5 % till 18 % krom och har en martensitisk kristallstruktur.Denna kombination har den lägsta guldhalten, vilket gör dem till de billigaste att producera.De ger viss korrosionsbeständighet, överlägsen styrka och används ofta i serviser, tand- och kirurgisk utrustning, köksredskap och vissa typer av verktyg.
När du svetsar rostfritt stål kommer typen av substrat och dess användning i drift att avgöra vilken tillsatsmetall som ska användas.Om du använder en skyddsgasprocess kan du behöva ägna särskild uppmärksamhet åt skyddsgasblandningar för att förhindra vissa problem i samband med svetsning.
För att löda 304:an till sig själv behöver du en E308/308L-elektrod."L" står för lågt kol, vilket hjälper till att förhindra intergranulär korrosion.Kolhalten i dessa elektroder är mindre än 0,03 %, om detta värde överskrids ökar risken för kolavlagring vid korngränserna och krombindning för att bilda kromkarbider, vilket effektivt minskar stålets korrosionsbeständighet.Detta blir uppenbart om korrosion uppstår i den värmepåverkade zonen (HAZ) av rostfria svetsar.En annan faktor för rostfritt stål av klass L är att de har lägre draghållfasthet vid förhöjda driftstemperaturer än raka rostfria stålkvaliteter.
Eftersom 304 är en austenitisk typ av rostfritt stål kommer motsvarande svetsmetall att innehålla det mesta av austeniten.Emellertid kommer själva elektroden att innehålla en ferritstabilisator, såsom molybden, för att främja bildningen av ferrit i svetsmetallen.Tillverkare listar vanligtvis ett typiskt intervall för mängden ferrit för en svetsmetall.Som tidigare nämnts är kol en stark austenitisk stabilisator och av dessa skäl är det viktigt att förhindra att det tillsätts i svetsmetallen.
Ferrittal härleds från Scheffler-diagrammet och WRC-1992-diagrammet, som använder nickel- och kromekvivalenta formler för att beräkna värdet som när det plottas på diagrammet ger ett normaliserat tal.Ett ferrittal mellan 0 och 7 motsvarar volymprocenten av ferritisk kristallstruktur som finns i svetsmetallen, men vid högre procentandelar ökar ferrittalet snabbare.Kom ihåg att ferrit i SS inte är detsamma som kolstålsferrit, utan en fas som kallas deltaferrit.Austenitiskt rostfritt stål genomgår inte fasomvandlingar i samband med högtemperaturprocesser såsom värmebehandling.
Ferritbildning är önskvärd eftersom den är mer seg än austenit, men måste kontrolleras.Det låga ferritinnehållet kan ge svetsar med utmärkt korrosionsbeständighet i vissa applikationer, men de är extremt benägna att hetsprickor under svetsning.För allmänt bruk bör antalet ferriter vara mellan 5 och 10, men vissa applikationer kan kräva lägre eller högre värden.Ferriter kan enkelt kontrolleras på arbetsplatsen med en ferritindikator.
Eftersom du nämnde att du har problem med sprickbildning och låga ferriter bör du ta en närmare titt på din tillsatsmetall och se till att den producerar tillräckligt med ferriter – runt 8 borde göra susen.Dessutom, om du använder flusskärna bågsvetsning (FCAW), använder dessa tillsatsmetaller vanligtvis en skyddsgas med 100 % koldioxid eller en blandning av 75 % argon och 25 % CO2, vilket kan få svetsmetallen att absorbera kol.Du kan byta till metallbågsvetsningsprocessen (GMAW) och använda en blandning av 98 % argon/2 % syre för att minska risken för kolavlagringar.
Vid svetsning av rostfritt stål till kolstål ska tillsatsmaterial E309L användas.Denna tillsatsmetall används speciellt för olik metallsvetsning, och bildar en viss mängd ferrit efter att kolstål har lösts upp i svetsen.Eftersom kolstål absorberar en del kol tillsätts ferritstabilisatorer till fyllnadsmetallen för att motverka kolets tendens att bilda austenit.Detta kommer att hjälpa till att förhindra termisk sprickbildning under svetsning.
Sammanfattningsvis, om du vill reparera heta sprickor i austenitiska rostfria svetsar, kontrollera om det finns tillräckligt med ferrittillsatsmetall och följ god svetspraxis.Bibehåll värmetillförseln under 50 kJ/in, bibehåll måttliga till låga mellanpasstemperaturer och se till att lödfogarna är rena före lödning.Använd en lämplig mätare för att kontrollera mängden ferrit på svetsen, sikta på 5-10.
WELDER, som tidigare hette Practical Welding Today, representerar de riktiga människorna som tillverkar de produkter vi använder och arbetar med varje dag.Den här tidningen har tjänat svetsgemenskapen i Nordamerika i över 20 år.
Nu med full tillgång till The FABRICATOR digital edition, enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu fullt tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Få full digital tillgång till STAMPING Journal, med den senaste tekniken, bästa praxis och branschnyheter för metallstämpelmarknaden.
Nu med full digital tillgång till The Fabricator en Español har du enkel tillgång till värdefulla branschresurser.