ถาม: เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้เริ่มทำงานบางอย่างที่ต้องใช้ส่วนประกอบบางอย่างที่ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304 ซึ่งเชื่อมกับตัวมันเองและเชื่อมกับเหล็กเหนียว เราเคยประสบปัญหาการแตกร้าวบนเหล็กกล้าไร้สนิมจนถึงรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความหนาถึง 1.25 นิ้ว มีคนกล่าวว่าเรามีจำนวนเฟอร์ไรต์ต่ำ คุณช่วยอธิบายได้ไหมว่าสิ่งนี้คืออะไรและจะแก้ไขได้อย่างไร
ตอบ: นี่เป็นคำถามที่ดี ใช่ เราสามารถช่วยให้คุณเข้าใจว่าการมีค่าเฟอร์ไรต์ต่ำหมายถึงอะไรและจะป้องกันได้อย่างไร
ก่อนอื่น เรามาทบทวนคำจำกัดความของเหล็กกล้าไร้สนิม (SS) และความสัมพันธ์ของเฟอร์ไรต์กับรอยเชื่อม เหล็กดำและโลหะผสมมีธาตุเหล็กมากกว่า 50% ซึ่งรวมถึงคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งหมด และกลุ่มอื่นๆ ที่กำหนดไว้ อะลูมิเนียม ทองแดง และไททาเนียมไม่มีธาตุเหล็ก ดังนั้นจึงเป็นตัวอย่างที่ดีเยี่ยมของโลหะผสมที่ไม่มีธาตุเหล็ก
ส่วนประกอบหลักของโลหะผสมนี้คือเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีเหล็กอย่างน้อย 90% และ SS ที่มีเหล็ก 70 ถึง 80% ในการจำแนกเป็น SS จะต้องมีโครเมียมอย่างน้อย 11.5% เพิ่ม ระดับโครเมียมที่สูงกว่าเกณฑ์ขั้นต่ำนี้ส่งเสริมการก่อตัวของฟิล์มโครเมียมออกไซด์บนพื้นผิวเหล็กและป้องกันการเกิดออกซิเดชัน เช่น สนิม (เหล็กออกไซด์) หรือการกัดกร่อนที่เกิดจากการโจมตีทางเคมี
SS แบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: ออสเทนไนต์ เฟอร์ไรต์ และมาร์เทนไซต์ ชื่อของพวกเขามาจากโครงสร้างผลึกที่อุณหภูมิห้องที่ประกอบขึ้น กลุ่มทั่วไปอีกกลุ่มหนึ่งคือ duplex SS ซึ่งเป็นสมดุลระหว่างเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์ในโครงสร้างผลึก
เกรดออสเทนนิติก ซีรีส์ 300 ประกอบด้วยโครเมียม 16% ถึง 30% และนิกเกิล 8% ถึง 40% สร้างโครงสร้างผลึกออสเทนนิติกเป็นส่วนใหญ่ เพื่อส่งเสริมการก่อตัวของอัตราส่วนออสเทนไนท์-เฟอร์ไรท์ สารเพิ่มความคงตัว เช่น นิกเกิล คาร์บอน แมงกานีส และไนโตรเจน จะถูกเติมในระหว่างกระบวนการผลิตเหล็ก เกรดทั่วไปบางเกรดคือ 304, 316 และ 347 มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีใช้เป็นหลักในอาหาร บริการเคมี เภสัชกรรม และการแช่แข็ง การควบคุมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ทำให้มีความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำที่ดีเยี่ยม
Ferritic SS เป็นเกรด 400 ซีรีส์ที่เป็นแม่เหล็กทั้งหมด มีโครเมียม 11.5% ถึง 30% และมีโครงสร้างผลึกเด่นของเฟอร์ริติก เพื่อส่งเสริมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ สารเพิ่มความคงตัว ได้แก่ โครเมียม ซิลิคอน โมลิบดีนัม และไนโอเบียมในระหว่างการผลิตเหล็ก SS ประเภทนี้มักใช้ในระบบไอเสียรถยนต์และโรงไฟฟ้า และมีการจำกัดการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ประเภทที่ใช้กันทั่วไปหลายประเภท ได้แก่ 405, 409, 430 และ 446.
เกรดมาร์เทนซิติกที่ระบุในซีรีส์ 400 เช่น 403, 410 และ 440 เป็นสารแม่เหล็ก มีโครเมียม 11.5% ถึง 18% และมีมาร์เทนไซต์เป็นโครงสร้างผลึก การรวมกันนี้มีปริมาณทองคำต่ำที่สุด ซึ่งทำให้มีต้นทุนการผลิตต่ำที่สุด มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนความแข็งแรงที่ดีเยี่ยมและนิยมใช้ในเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร อุปกรณ์ทันตกรรมและศัลยกรรม เครื่องครัว และเครื่องมือบางชนิด
เมื่อคุณเชื่อม SS ประเภทของวัสดุพิมพ์และการใช้งานในงานบริการจะเป็นตัวกำหนดโลหะตัวเติมที่เหมาะสมที่จะใช้ หากคุณใช้กระบวนการป้องกันแก๊ส คุณอาจต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับส่วนผสมของแก๊สป้องกันเพื่อป้องกันปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม
ในการบัดกรี 304 เข้ากับตัวมันเอง คุณจะต้องใช้อิเล็กโทรด E308/308L ตัว "L" หมายถึงคาร์บอนต่ำ ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรน อิเล็กโทรดเหล่านี้มีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่า 0.03%;สิ่งใดก็ตามที่เหนือกว่านี้จะเพิ่มความเสี่ยงที่คาร์บอนจะตกตะกอนที่ขอบเกรนและรวมตัวกับโครเมียมเพื่อสร้างโครเมียมคาร์ไบด์ ซึ่งช่วยลดความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้จะเห็นได้ชัดหากเกิดการกัดกร่อนในบริเวณที่ได้รับความร้อน (HAZ) ของรอยเชื่อม SS ข้อพิจารณาอีกประการหนึ่งสำหรับ SS เกรด L ก็คือพวกมันมีความต้านทานแรงดึงที่ต่ำกว่าที่อุณหภูมิการใช้งานที่สูงขึ้นกว่าเกรด SS โดยตรง
เนื่องจาก 304 เป็นชนิดออสเทนนิติกของ SS โลหะเชื่อมที่สอดคล้องกันจะมีส่วนใหญ่ของออสเทนไนต์อย่างไรก็ตามอิเล็กโทรดจะมีตัวทำให้เกิดเฟอร์ไรต์เช่นโมลิบดีนัมเพื่อส่งเสริมการเกิดเฟอร์ไรต์ ป้องกันไม่ให้มันถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะเชื่อม
หมายเลขเฟอร์ไรต์ได้มาจากแผนภาพแชฟฟ์เลอร์และแผนภาพ WRC-1992 ซึ่งใช้สูตรเทียบเท่านิกเกิลและโครเมียมในการคำนวณค่า ซึ่งเมื่อลงจุดบนแผนภาพจะได้ตัวเลขปกติ หมายเลขเฟอร์ไรต์ระหว่าง 0 ถึง 7 สอดคล้องกับเปอร์เซ็นต์ปริมาตรของโครงสร้างผลึกเฟอร์ไรต์ที่มีอยู่ในโลหะเชื่อมอย่างไรก็ตาม ที่เปอร์เซ็นต์ที่สูงขึ้น จำนวนเฟอร์ไรต์จะเพิ่มขึ้นในอัตราที่เร็วขึ้น โปรดจำไว้ว่าเฟอร์ไรต์ใน SS นั้นไม่เหมือนกับเฟอร์ไรต์เหล็กกล้าคาร์บอน แต่มีเฟสที่เรียกว่า delta ferrite ออสเทนนิติก SS ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง เช่น การบำบัดความร้อน
การก่อตัวของเฟอร์ไรต์เป็นสิ่งที่พึงปรารถนาเนื่องจากมีความเหนียวมากกว่าออสเทนไนต์ แต่ต้องควบคุม จำนวนเฟอร์ไรต์ที่ต่ำสามารถสร้างรอยเชื่อมที่มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมในบางการใช้งาน แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวเมื่อร้อนในระหว่างการเชื่อม สำหรับเงื่อนไขการใช้งานทั่วไป จำนวนเฟอร์ไรต์ควรอยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 แต่สำหรับบางการใช้งาน อาจต้องใช้ค่าที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่า สามารถตรวจสอบเฟอร์ไรต์ได้ง่ายในงานโดยใช้ตัวบ่งชี้เฟอร์ไรต์
เนื่องจากคุณกล่าวว่าคุณมีปัญหาการแตกร้าวและมีจำนวนเฟอร์ไรต์ต่ำ คุณต้องตรวจสอบโลหะอุดของคุณอย่างใกล้ชิดและตรวจดูให้แน่ใจว่าโลหะนั้นมีจำนวนเฟอร์ไรต์เพียงพอ – ประมาณ 8 น่าจะช่วยได้ นอกจากนี้ หากคุณใช้การเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์ (FCAW) โลหะอุดเหล่านี้มักใช้ก๊าซป้องกันคาร์บอนไดออกไซด์ 100% หรือส่วนผสมอาร์กอน 75%/CO2 25% ซึ่งอาจทำให้เกิดการดูดซับคาร์บอนในโลหะเชื่อม คุณอาจต้องการเปลี่ยนไปใช้การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW) ดำเนินการและใช้ส่วนผสมของอาร์กอน 98%/ออกซิเจน 2% เพื่อลดความเป็นไปได้ในการดักจับคาร์บอน
ในการเชื่อม SS กับเหล็กกล้าคาร์บอน คุณต้องใช้วัสดุตัวเติม E309L โลหะตัวเติมนี้ใช้เป็นพิเศษสำหรับการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกันและสร้างเฟอร์ไรต์จำนวนหนึ่งหลังจากที่เหล็กกล้าคาร์บอนถูกเจือจางลงในเนื้อเชื่อม เนื่องจากคาร์บอนบางส่วนถูกดูดซับในเหล็กกล้าคาร์บอน สารเพิ่มความคงตัวของเฟอร์ไรต์จึงถูกเติมลงในโลหะตัวเติมเพื่อต่อต้านแนวโน้มที่คาร์บอนจะก่อตัวเป็นออสเทนไนท์ ซึ่งจะช่วยป้องกันการแตกร้าวจากความร้อนในงานเชื่อม
โดยสรุป หากคุณต้องการขจัดรอยร้าวร้อนบนรอยเชื่อม SS ของออสเทนนิติก ให้ตรวจสอบโลหะที่มีสารเฟอร์ไรต์เพียงพอและปฏิบัติตามแนวทางการเชื่อมที่ดี รักษาความร้อนที่ป้อนเข้าให้ต่ำกว่า 50 กิโลจูล/นิ้ว รักษาอุณหภูมิระหว่างรอยเชื่อมปานกลางถึงต่ำ และตรวจสอบให้แน่ใจว่ารอยประสานปราศจากสิ่งปนเปื้อนใดๆ ก่อนการบัดกรี ใช้มาตรวัดที่เหมาะสมเพื่อตรวจสอบปริมาณเฟอร์ไรต์บนรอยเชื่อม โดยตั้งเป้าไว้ที่ 5 ถึง 10
WELDER ซึ่งเดิมชื่อ Practical Welding Today นำเสนอบุคคลจริงที่สร้างผลิตภัณฑ์ที่เราใช้และทำงานด้วยทุกวัน นิตยสารฉบับนี้ให้บริการชุมชนช่างเชื่อมในอเมริกาเหนือมากว่า 20 ปี
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The FABRICATOR ฉบับดิจิทัลได้อย่างเต็มที่ เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
The Tube & Pipe Journal ฉบับดิจิทัลสามารถเข้าถึงได้อย่างสมบูรณ์แล้ว ทำให้เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
เพลิดเพลินกับการเข้าถึง STAMPING Journal ฉบับดิจิทัลอย่างเต็มที่ ซึ่งนำเสนอความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุด แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด และข่าวอุตสาหกรรมสำหรับตลาดปั๊มโลหะ
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The Fabricator en Español ฉบับดิจิทัลได้อย่างเต็มที่ เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย