A rozsdamentes acélok hegesztése
A rozsdamentes acélok sok más fémhez képest jó hegeszthetőségnek tekintik, és számos különféle hegesztési technikával sikeresen hegeszthetők a megfelelő beállítás és körülmények között.
Austenit rozsdamentes acélok
Általában az austenit rozsdamentes acélok nem hajlamosak a hegesztés utáni repedésre. Mivel hűtéskor nem keményen megkeményednek, jó keménységük és rugalmasságuk van, és nem igényelnek hegesztett vagy utáni hőkezelést. Bizonyos esetekben azonban a repedés előfordulhat a hegesztési (vagy töltőanyag) fém- vagy hőhatású zónában (HAZ).
A teljesen austenitikus struktúrák hajlamosabbak a hegesztési fém megszilárdulási repedésekre, mint a kis mennyiségű ferrites struktúrák, mivel a teljesen austenitikus szerkezetek hajlamosabbak a repedésekre, mint a kis mennyiségű ferrites struktúrákra. A teljes austenit fokozat tartalmazza a 310, 320 és 330 fokozatot. Mivel azonban a legszélesebb körben használt austenit rozsdamentes acélok valójában kis mennyiségű ferritet tartalmaznak, ez valójában kevésbé problémát jelent, mint amilyennek látszik! Például a 316 ötvözet 3–10% ferritet tartalmaz. Fermonikus 50 (XM -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermonikus 60 (UNS S21800, Nitronic 60) és 254 ötvözet (UNS S31254, 1,4547, 254SMO, 6MO) kis mennyiségű ferritet is tartalmaz. A kis mennyiségű ferrit mikroszerkezet képes feloldani a szennyeződéseket, amelyek interdendritikus repedést vagy alacsony olvadáspont -szegregáció képződését okozhatják. Ezek a szennyeződések a foszfor vagy a kén jelenlétéhez kapcsolódnak, amelyeket TRAMP elemeknek tekintnek, mivel nem szándékosan vannak hozzáadva, hanem felszívódnak a kiindulási hulladékból, nyersanyagokból és folyamatokból.
A szén jelenléte az austenit rozsdamentes acélokban a hegesztés után a hegesztési fém vagy a hőhatású zónában (HAZ) intergranuláris korrózióval járhat. A króm -karbidok az austenitikus rozsdamentes acélok gabona határain alakulnak ki 550–900 ° C hőmérsékleti tartományban. Ez azt jelenti, hogy a karbidokat körülvevő területen a króm -tartalom csökken, mivel a króm diffúziója a szülőfémben nagyon lassú. Ezért ezeknek a területeknek az alacsonyabb krómtartalmú területek kevesebb korrózióállósággal rendelkeznek, és minden korrózió valószínűleg itt kezdődik. Ezt a jelenséget a hegesztés közbeni hőmérsékletek okozhatják, és szenzibilizációnak nevezik.
Az alacsonyabb széntartalom csökkenti a hegesztés utáni szenzibilizáció valószínűségét. Ezért számos standard osztályban szignifikánsan alacsonyabb a széntartalom, például a 316L ötvözet (széntartalom <0. 0 3%) és 316 ötvözet (széntartalom <0,08%) még alacsonyabb.
A stabilizált osztályok (például a 316TI ötvözet) titán hozzáadásával javították a magas hőmérsékleti tulajdonságokat. Ez csökkenti az érzékenyítést is, mivel a fémben lévő szént elsősorban a króm, nem pedig a titánnal kombinálódik.
Végül, ha az austenit rozsdamentes acélok hosszú ideig a 550-900} ° C magas hőmérsékleteknek vannak kitéve, akkor azokban a kis mennyiségű ferritben káros szigmafázisokat lehet kialakítani. Ezt a mechanizmust az alábbiakban ismertetjük a duplex rozsdamentes acélok esetében.
Duplex és szuper duplex rozsdamentes acélok
A leggyakoribb austenit rozsdamentes acélokhoz hasonlóan, a kis mennyiségű ferrit jelenléte a mikroszerkezetben segít csökkenteni a hegesztés során a forró repedés valószínűségét. Ez természetesen nem jelent problémát, mivel a duplex és a szuper duplex rozsdamentes acélok szinte azonos arányban vannak az austenit és a ferrit. Ezért a duplex acélok könnyen hegeszthetők, de a hegesztési folyamatot ellenőrizni és ellenőrizni kell a nemkívánatos mikroszerkezet létrehozásának elkerülése érdekében.
A duplex rozsdamentes acélok fő problémája az, hogy hajlamosak egy Sigma fázis mikroszerkezetet képezni a ferrit átalakulása révén. Ez a transzformáció számos hőmérsékleti és időtartományban zajlik, amelyet a TTT (hőmérsékleti-idő-transzformáció) diagramja lehet a legjobban mutatni. A Sigma fázis egy nem mágneses intermetall fázis, amely gazdag vasban és krómban. A Sigma fázist körülvevő terület alacsonyabb krómtartalommal rendelkezik, és ezért sokkal kevésbé korrózióálló. Ezenkívül a ferrit transzformációja a Sigma fázisba üregeket képezhet, amelyek repedések megjelenéséhez vezethetnek, és jelentősen csökkenthetik a mechanikai szilárdságot, különösen az ütközési szilárdságot. Ezért a duplex és a szuper duplex rozsdamentes acélok kiváló korrózióálló képessége és mechanikai tulajdonságai teljesen elvesznek, ha magas hőmérsékleteknek vannak kitéve.
A TTT grafikon azt mutatja, hogy a Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1,4507) valamivel kevésbé képez Sigma fázist, mint az S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, SAF2507) vagy S32205 (F51, 1.4462, Duplex 2205).
A Sigma fázis kialakulásának elkerülése érdekében a hegesztési hőmérséklet fenntartásának korlátozása érdekében ellenőrizni kell a hegesztési körülményeket. Amint a TTT grafikonon látható, a Sigma fázis viszonylag rövid idő alatt kialakulhat a 800-900 Celsius fok körüli hőmérsékleten. A szülő anyag nagy mérete miatt a hegesztési területhez viszonyítva a hegesztési hőt általában gyorsan eloszlatják. Az alacsonyabb hőmérsékleten hosszabb ideig tartó hegesztés végül ugyanazt a mikroszerkezeti transzformációt eredményezi. Ezért a multi-pass hegesztés esetén kritikus fontosságú a hegesztési hőmérséklet korlátozása. Ez érhető el a hegesztési hő bemenet csökkentésével, valamint a hegesztési áthaladások közötti szünetek biztosításával.
A duplex és a szuper duplex rozsdamentes acélok hegesztésében egy másik fő kihívás a kiegyensúlyozott austenit: ferrit mikroszerkezet fenntartása. A hegesztési fém területén általában a nitrogénvesztés jelentkezik. Mivel a nitrogén az austenit stabilizátora, a hegesztési terület nitrogénvesztesége megnövekedett a ferrit arányát, ami a mechanikai és korróziós tulajdonságok elvesztését eredményezi. Ez legyőzhető egy túlterhelt töltőfém kiválasztásával, azaz magasabb nikkel-tartalommal (egy másik austenit stabilizátorral), vagy a nitrogént maga az árnyékoló gázként használva, hogy a hegesztési fém kis mennyiségű nitrogént elnyeljen.
