ถาม: เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้เริ่มทำงานบางอย่างที่ต้องใช้ส่วนประกอบบางอย่างที่ทำจากสแตนเลส 304 เป็นหลัก ซึ่งเชื่อมกับตัวมันเองและเชื่อมกับเหล็กเหนียวเราเคยประสบปัญหาการแตกร้าวของรอยเชื่อมระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความหนาไม่เกิน 1.25 นิ้วมีการกล่าวถึงว่าเรามีระดับเฟอร์ไรต์ต่ำคุณช่วยอธิบายได้ไหมว่ามันคืออะไรและจะแก้ไขได้อย่างไร?
ตอบ: นั่นเป็นคำถามที่ดีได้ เราสามารถช่วยให้คุณเข้าใจว่าเฟอร์ไรต์ต่ำหมายถึงอะไรและจะป้องกันได้อย่างไร
อันดับแรก มาดูคำจำกัดความของเหล็กกล้าไร้สนิม (SS) และความสัมพันธ์ของเฟอร์ไรต์กับรอยเชื่อมอย่างไรเหล็กดำและโลหะผสมมีธาตุเหล็กมากกว่า 50%ซึ่งรวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งหมด ตลอดจนกลุ่มอื่นๆ บางกลุ่มอะลูมิเนียม ทองแดง และไททาเนียมไม่มีธาตุเหล็ก ดังนั้นจึงเป็นตัวอย่างที่ดีเยี่ยมของโลหะผสมที่ไม่มีธาตุเหล็ก
ส่วนประกอบหลักของโลหะผสมนี้คือเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีส่วนผสมของเหล็กอย่างน้อย 90% และเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีส่วนผสมของเหล็ก 70 ถึง 80%ในการจัดเป็น SS จะต้องมีโครเมียมอย่างน้อย 11.5%ระดับโครเมียมที่สูงกว่าเกณฑ์ขั้นต่ำนี้ส่งเสริมการก่อตัวของฟิล์มโครเมียมออกไซด์บนพื้นผิวเหล็ก และป้องกันการเกิดออกซิเดชัน เช่น สนิม (เหล็กออกไซด์) หรือการกัดกร่อนจากสารเคมี
เหล็กกล้าไร้สนิมแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: ออสเทนนิติก เฟอริติก และมาร์เทนซิติกชื่อของพวกเขามาจากโครงสร้างผลึกที่อุณหภูมิห้องที่ประกอบขึ้นอีกกลุ่มที่พบได้บ่อยคือเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ซึ่งเป็นสมดุลระหว่างเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์ในโครงสร้างผลึก
เกรดออสเทนนิติก 300 ซีรีส์ ประกอบด้วยโครเมียม 16% ถึง 30% และนิกเกิล 8% ถึง 40% ก่อตัวเป็นโครงสร้างผลึกออสเทนนิติกเป็นส่วนใหญ่สารเพิ่มความคงตัว เช่น นิกเกิล คาร์บอน แมงกานีส และไนโตรเจน จะถูกเติมเข้าไปในระหว่างกระบวนการผลิตเหล็กเพื่อช่วยสร้างอัตราส่วนออสเทนไนท์-เฟอร์ไรต์เกรดทั่วไปบางเกรดคือ 304, 316 และ 347 ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เคมีภัณฑ์ ยา และความเย็นการควบคุมการเกิดเฟอร์ไรต์ทำให้มีความเหนียวดีเยี่ยมที่อุณหภูมิต่ำ
Ferritic SS เป็นเกรดซีรีส์ 400 ที่เป็นแม่เหล็กทั้งหมด มีโครเมียม 11.5% ถึง 30% และมีโครงสร้างคริสตัลเฟอร์ริติกเป็นส่วนใหญ่เพื่อส่งเสริมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ สารเพิ่มความคงตัว ได้แก่ โครเมียม ซิลิกอน โมลิบดีนัม และไนโอเบียมในระหว่างการผลิตเหล็กSS ประเภทนี้มักใช้ในระบบไอเสียรถยนต์และระบบส่งกำลัง และมีการจำกัดการใช้งานที่อุณหภูมิสูงหลายประเภทที่ใช้กันทั่วไป: 405, 409, 430 และ 446
เกรดมาร์เทนซิติกหรือที่เรียกว่าซีรีส์ 400 เช่น 403, 410 และ 440 เป็นสารแม่เหล็ก มีโครเมียม 11.5% ถึง 18% และมีโครงสร้างผลึกมาร์เทนซิติกชุดค่าผสมนี้มีปริมาณทองคำต่ำที่สุด ทำให้มีราคาแพงที่สุดในการผลิตมีความทนทานต่อการกัดกร่อน ความแข็งแรงสูง และมักใช้ในเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร อุปกรณ์ทันตกรรมและศัลยกรรม เครื่องครัว และเครื่องมือบางประเภท
เมื่อคุณเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม ประเภทของพื้นผิวและการใช้งานจะเป็นตัวกำหนดโลหะเสริมที่เหมาะสมที่จะใช้หากคุณกำลังใช้กระบวนการป้องกันก๊าซ คุณอาจต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับส่วนผสมของก๊าซป้องกันเพื่อป้องกันปัญหาบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม
ในการบัดกรี 304 เข้ากับตัวมันเอง คุณจะต้องใช้อิเล็กโทรด E308/308L“L” หมายถึงคาร์บอนต่ำซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรนปริมาณคาร์บอนของอิเล็กโทรดเหล่านี้น้อยกว่า 0.03% หากค่านี้เกิน ความเสี่ยงของการสะสมคาร์บอนที่ขอบเกรนและพันธะโครเมียมเพื่อสร้างโครเมียมคาร์ไบด์จะเพิ่มขึ้น ซึ่งช่วยลดความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพสิ่งนี้จะเห็นได้ชัดหากเกิดการกัดกร่อนในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ของรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมข้อควรพิจารณาอีกประการหนึ่งสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด L คือมีความต้านทานแรงดึงที่อุณหภูมิการทำงานสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดตรงต่ำกว่า
เนื่องจาก 304 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมประเภทออสเทนนิติก โลหะเชื่อมที่เกี่ยวข้องจะมีออสเทนไนท์เป็นส่วนใหญ่อย่างไรก็ตาม ตัวอิเล็กโทรดเองจะมีสารทำให้เสถียรเฟอร์ไรต์ เช่น โมลิบดีนัม เพื่อส่งเสริมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ในโลหะเชื่อมผู้ผลิตมักระบุช่วงทั่วไปสำหรับปริมาณเฟอร์ไรต์สำหรับโลหะเชื่อมดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ คาร์บอนเป็นสารทำให้คงตัวแบบออสเทนนิติกที่แข็งแกร่ง และด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องป้องกันไม่ให้เพิ่มเข้าไปในโลหะเชื่อม
หมายเลขเฟอร์ไรต์ได้มาจากแผนภูมิ Scheffler และแผนภูมิ WRC-1992 ซึ่งใช้สูตรที่เทียบเท่ากับนิกเกิลและโครเมียมในการคำนวณค่าที่เมื่อลงจุดบนแผนภูมิจะได้จำนวนปกติหมายเลขเฟอร์ไรต์ระหว่าง 0 ถึง 7 สอดคล้องกับเปอร์เซ็นต์ปริมาตรของโครงสร้างผลึกเฟอร์ริติกที่มีอยู่ในโลหะเชื่อม อย่างไรก็ตาม ที่เปอร์เซ็นต์ที่สูงขึ้น จำนวนเฟอร์ไรต์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโปรดจำไว้ว่าเฟอร์ไรต์ใน SS ไม่เหมือนกับเฟอร์ไรต์เหล็กกล้าคาร์บอน แต่เป็นเฟสที่เรียกว่าเดลต้าเฟอร์ไรต์เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกไม่ผ่านการแปลงเฟสที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง เช่น การอบชุบด้วยความร้อน
เป็นที่พึงปรารถนาในการสร้างเฟอร์ไรต์เนื่องจากมีความเหนียวมากกว่าออสเทนไนต์ แต่ต้องมีการควบคุมปริมาณเฟอร์ไรต์ต่ำสามารถให้รอยเชื่อมที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมในบางการใช้งาน แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวเมื่อร้อนระหว่างการเชื่อมสำหรับการใช้งานทั่วไป จำนวนของเฟอร์ไรต์ควรอยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 แต่การใช้งานบางอย่างอาจต้องการค่าที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่าสามารถตรวจสอบเฟอร์ไรต์ในที่ทำงานได้อย่างง่ายดายด้วยตัวบ่งชี้เฟอร์ไรต์
เนื่องจากคุณกล่าวว่าคุณมีปัญหาเกี่ยวกับการแตกร้าวและเฟอร์ไรต์ต่ำ คุณควรตรวจสอบโลหะตัวเติมของคุณอย่างใกล้ชิดและตรวจสอบให้แน่ใจว่าโลหะนั้นผลิตเฟอร์ไรต์เพียงพอ – ประมาณ 8 ควรทำเคล็ดลับนอกจากนี้ หากคุณใช้การเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์ (FCAW) โดยทั่วไปแล้วโลหะเติมเหล่านี้จะใช้ก๊าซป้องกันของคาร์บอนไดออกไซด์ 100% หรือส่วนผสมของอาร์กอน 75% และ CO2 25% ซึ่งอาจทำให้โลหะเชื่อมดูดซับคาร์บอนได้คุณสามารถเปลี่ยนไปใช้กระบวนการเชื่อมอาร์กโลหะ (GMAW) และใช้ส่วนผสมของอาร์กอน 98%/ออกซิเจน 2% เพื่อลดความเป็นไปได้ของการสะสมของคาร์บอน
เมื่อเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมเข้ากับเหล็กกล้าคาร์บอน จะต้องใช้วัสดุตัวเติม E309Lโลหะตัวเติมนี้ใช้เป็นพิเศษสำหรับการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน โดยจะสร้างเฟอร์ไรต์จำนวนหนึ่งหลังจากที่เหล็กกล้าคาร์บอนละลายในเนื้อเชื่อมเนื่องจากเหล็กกล้าคาร์บอนดูดซับคาร์บอนบางส่วน สารเพิ่มความคงตัวเฟอร์ไรต์จึงถูกเติมลงในโลหะตัวเติมเพื่อต่อต้านแนวโน้มที่คาร์บอนจะก่อตัวเป็นออสเทนไนต์สิ่งนี้จะช่วยป้องกันการแตกร้าวจากความร้อนระหว่างการเชื่อม
โดยสรุป หากคุณต้องการซ่อมแซมรอยร้าวร้อนในรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก ให้ตรวจหาโลหะที่เติมเฟอร์ไรต์ให้เพียงพอ และปฏิบัติตามแนวปฏิบัติที่ดีในการเชื่อมรักษาอินพุตความร้อนให้ต่ำกว่า 50 kJ/in รักษาอุณหภูมิระหว่างทางระหว่างกลางถึงต่ำ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าข้อต่อบัดกรีสะอาดก่อนทำการบัดกรีใช้มาตรวัดที่เหมาะสมเพื่อตรวจสอบปริมาณเฟอร์ไรต์บนรอยเชื่อม โดยเล็งไปที่ 5-10
WELDER ซึ่งเดิมเรียกว่า Practical Welding Today เป็นตัวแทนของบุคลากรจริงๆ ที่สร้างผลิตภัณฑ์ที่เราใช้และทำงานด้วยทุกวันนิตยสารฉบับนี้ให้บริการแก่ชุมชนช่างเชื่อมในอเมริกาเหนือมากว่า 20 ปี
ขณะนี้สามารถเข้าถึง The FABRICATOR รุ่นดิจิทัลได้อย่างเต็มที่ เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
The Tube & Pipe Journal ฉบับดิจิทัลสามารถเข้าถึงได้อย่างสมบูรณ์แล้ว ทำให้เข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าของอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
เข้าถึงวารสาร STAMPING Journal แบบดิจิทัลซึ่งมีเทคโนโลยีล่าสุด แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด และข่าวอุตสาหกรรมสำหรับตลาดปั๊มโลหะ
ด้วยการเข้าถึง The Fabricator en Español แบบดิจิทัลอย่างเต็มรูปแบบ คุณจึงสามารถเข้าถึงทรัพยากรอันมีค่าในอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย