H: Gần đây chúng tôi đã bắt đầu thực hiện một số công việc yêu cầu một số bộ phận phải được làm chủ yếu bằng thép không gỉ loại 304, được hàn với chính nó và với thép nhẹ. Chúng tôi đã gặp phải một số vấn đề về vết nứt trên thép không gỉ với các mối hàn thép không gỉ dày tới 1,25″. Người ta đã đề cập rằng chúng tôi có số lượng ferit thấp. Bạn có thể giải thích đây là gì và cách khắc phục không?
Trả lời: Đây là một câu hỏi hay. Có, chúng tôi có thể giúp bạn hiểu ý nghĩa của lượng ferit thấp và cách ngăn chặn điều đó.
Trước tiên, hãy xem lại định nghĩa về thép không gỉ (SS) và mối liên quan của ferit với các mối hàn. Thép đen và hợp kim chứa hơn 50% sắt. Điều này bao gồm tất cả các loại thép carbon và thép không gỉ và các nhóm được xác định khác. Nhôm, đồng và titan không chứa sắt, vì vậy chúng là những ví dụ tuyệt vời về hợp kim màu.
Thành phần chính của hợp kim này là thép carbon với ít nhất 90% sắt và SS với 70 đến 80% sắt. Để được phân loại là SS, nó phải có ít nhất 11,5% crom được thêm vào. Mức crom trên ngưỡng tối thiểu này thúc đẩy sự hình thành màng oxit crom trên bề mặt thép và ngăn ngừa sự hình thành quá trình oxy hóa như rỉ sét (oxit sắt) hoặc ăn mòn do tấn công hóa học.
SS chủ yếu được chia thành ba nhóm: austenite, ferrite và martensite. Tên của chúng xuất phát từ cấu trúc tinh thể ở nhiệt độ phòng tạo nên chúng. Một nhóm phổ biến khác là SS song công, là sự cân bằng giữa ferrite và austenite trong cấu trúc tinh thể.
Các loại Austenit, dòng 300, chứa 16% đến 30% crôm và 8% đến 40% niken, tạo thành cấu trúc tinh thể chủ yếu là austenit. Để thúc đẩy sự hình thành tỷ lệ austenit-ferit, các chất ổn định như niken, cacbon, mangan và nitơ được thêm vào trong quá trình luyện thép. Một số loại phổ biến là 304, 316 và 347. Cung cấp khả năng chống ăn mòn tốt;chủ yếu được sử dụng trong thực phẩm, dịch vụ hóa chất, dược phẩm và các ứng dụng đông lạnh. Kiểm soát sự hình thành ferit mang lại độ dẻo dai tuyệt vời ở nhiệt độ thấp.
Ferritic SS là loại 400 series có từ tính hoàn toàn, chứa 11,5% đến 30% crom và có cấu trúc tinh thể chiếm ưu thế. Để thúc đẩy sự hình thành ferit, các chất ổn định bao gồm crom, silicon, molypden và niobi trong quá trình sản xuất thép. Các loại SS này thường được sử dụng trong các hệ thống ống xả ô tô và nhà máy điện và có các ứng dụng nhiệt độ cao hạn chế. Một số loại thường được sử dụng là 405, 409, 430 và 44 6.
Các loại Martensitic, cũng được xác định bởi sê-ri 400 như 403, 410 và 440, có từ tính, chứa 11,5% đến 18% crom và có cấu trúc tinh thể là mactenxit. Sự kết hợp này có hàm lượng vàng thấp nhất, khiến chúng trở nên ít tốn kém nhất để sản xuất. Chúng cung cấp một số khả năng chống ăn mòn;sức mạnh tuyệt vời;và thường được sử dụng trong bộ đồ ăn, thiết bị nha khoa và phẫu thuật, dụng cụ nấu nướng và một số loại dụng cụ.
Khi bạn hàn SS, loại chất nền và ứng dụng trong dịch vụ của nó sẽ xác định kim loại phụ thích hợp để sử dụng. Nếu bạn sử dụng quy trình che chắn khí, bạn có thể cần đặc biệt chú ý đến hỗn hợp khí che chắn để ngăn ngừa một số vấn đề liên quan đến hàn.
Để hàn 304 vào chính nó, bạn sẽ cần một điện cực E308/308L. Chữ “L” là viết tắt của carbon thấp, giúp ngăn ngừa sự ăn mòn giữa các hạt. Các điện cực này có hàm lượng carbon dưới 0,03%;bất cứ điều gì ở trên mức này đều làm tăng nguy cơ carbon kết tủa đến ranh giới hạt và kết hợp với crom để tạo thành cacbua crom, làm giảm hiệu quả khả năng chống ăn mòn của thép. Điều này trở nên rõ ràng nếu sự ăn mòn xảy ra ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt (HAZ) của các mối hàn SS. Một cân nhắc khác đối với SS cấp L là chúng có độ bền kéo thấp hơn ở nhiệt độ sử dụng cao hơn so với các loại SS trực tiếp.
Vì 304 là một loại SS austenit, kim loại mối hàn tương ứng sẽ chứa hầu hết austenit. Tuy nhiên, bản thân điện cực sẽ chứa chất ổn định ferit, chẳng hạn như molypden, để thúc đẩy sự hình thành ferit trong kim loại mối hàn. Các nhà sản xuất thường liệt kê một phạm vi số lượng ferit điển hình cho kim loại mối hàn.
Số ferit được lấy từ sơ đồ Schaeffler và sơ đồ WRC-1992, sử dụng các công thức tương đương niken và crom để tính giá trị, khi được vẽ trên sơ đồ sẽ tạo ra một số chuẩn hóa. Số ferit từ 0 đến 7 tương ứng với phần trăm thể tích của cấu trúc tinh thể ferit có trong kim loại mối hàn;tuy nhiên, ở tỷ lệ phần trăm cao hơn, số lượng ferit tăng với tốc độ nhanh hơn. Hãy nhớ rằng ferit trong SS không giống với ferit thép cacbon, mà là một pha gọi là ferit delta. Austenitic SS không có sự biến đổi pha liên quan đến các quá trình nhiệt độ cao như xử lý nhiệt.
Sự hình thành ferit là mong muốn vì nó dễ uốn hơn austenite, nhưng phải được kiểm soát. Số lượng ferit thấp có thể tạo ra các mối hàn có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong một số ứng dụng, nhưng rất dễ bị nứt nóng trong quá trình hàn. Đối với các điều kiện sử dụng chung, số lượng ferit nên nằm trong khoảng từ 5 đến 10, nhưng đối với một số ứng dụng, giá trị thấp hơn hoặc cao hơn có thể được yêu cầu. Có thể dễ dàng xác minh các ferit trong công việc bằng cách sử dụng chỉ báo ferit.
Vì bạn đã đề cập rằng bạn gặp vấn đề về vết nứt và lượng ferit thấp, nên bạn cần xem xét kỹ kim loại phụ của mình và đảm bảo rằng nó tạo ra đủ lượng ferrite – khoảng 8 sẽ giúp ích. Ngoài ra, nếu bạn đang sử dụng phương pháp hàn hồ quang lõi trợ dung (FCAW), các kim loại phụ này thường sử dụng khí bảo vệ 100% carbon dioxide hoặc hỗn hợp 75% argon/25% CO2, điều này có thể gây ra sự hấp thụ carbon trong kim loại mối hàn. Bạn có thể muốn chuyển sang quy trình hàn hồ quang kim loại khí (GMAW) và sử dụng một Hỗn hợp 98% argon/2% oxy để giảm khả năng hấp thụ carbon.
Để hàn SS với thép cacbon, bạn phải sử dụng vật liệu độn E309L. Kim loại độn này được sử dụng đặc biệt để hàn các kim loại khác nhau và tạo thành một lượng ferit nhất định sau khi thép cacbon được pha loãng vào mối hàn. Vì thép cacbon sẽ hấp thụ một số cacbon nên chất ổn định ferit được thêm vào kim loại đắp để chống lại xu hướng cacbon tạo thành austenite. Điều này sẽ giúp ngăn ngừa nứt nhiệt trong các ứng dụng hàn.
Tóm lại, nếu bạn muốn loại bỏ các vết nứt do nóng trên các mối hàn austenit SS, hãy xác minh kim loại điền đầy ferit đầy đủ và tuân theo các phương pháp hàn tốt. Giữ nhiệt đầu vào dưới 50 kJ/inch, duy trì nhiệt độ giữa các mối hàn từ trung bình đến thấp và đảm bảo rằng các mối hàn không bị nhiễm bẩn trước khi hàn. Sử dụng thước đo thích hợp để xác minh lượng ferit trên mối hàn, nhắm tới mức từ 5 đến 10.
NGƯỜI HÀN, trước đây là Thực hành hàn Ngày nay, giới thiệu những người thực sự tạo ra các sản phẩm mà chúng ta sử dụng và làm việc hàng ngày. Tạp chí này đã phục vụ cộng đồng thợ hàn ở Bắc Mỹ trong hơn 20 năm.
Giờ đây, với toàn quyền truy cập vào phiên bản kỹ thuật số của The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các tài nguyên ngành có giá trị.
Phiên bản kỹ thuật số của Tạp chí Tube & Pipe hiện có thể truy cập đầy đủ, giúp dễ dàng truy cập các tài nguyên công nghiệp có giá trị.
Tận hưởng quyền truy cập đầy đủ vào ấn bản kỹ thuật số của Tạp chí DẤU, nơi cung cấp những tiến bộ công nghệ mới nhất, các phương pháp hay nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Giờ đây, với toàn quyền truy cập vào phiên bản kỹ thuật số của The Fabricator en Español, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các tài nguyên ngành có giá trị.