Vật liệu hàn: mối quan hệ giữa số lượng ferit và sự nứt vỡ

Release Date :31/Th5/20221 Views : 100

Q: Gần đây, chúng tôi đã bắt đầu thực hiện công việc yêu cầu một số thành phần được sản xuất từ ​​chủ yếu là thép không gỉ 304, được hàn với chính nó và thép nhẹ. Chúng tôi đã gặp phải một số vấn đề về nứt trên các phần hàn từ không gỉ đến không gỉ dày tới 1,25 inch. Nó đã được đề cập rằng số lượng ferit của chúng tôi thấp. Bạn có thể giải thích đây là gì và làm thế nào để khắc phục sự cố?

A: Đó là một câu hỏi tuyệt vời. Và có, chúng tôi có thể giúp bạn hiểu ý nghĩa của việc có số lượng ferit thấp và cách ngăn chặn điều đó.

Trước tiên, chúng ta hãy xem lại những gì định nghĩa thép không gỉ (SS) và sau đó là cách ferit liên quan đến các mối hàn. Thép và hợp kim sắt chứa hơn 50% sắt. Điều này bao gồm tất cả các-bon và thép không gỉ cũng như các nhóm 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 là hàm lượng sắt ít nhất là 90% đối với thép cacbon và 70 đến 80% đối với SS. Để được phân loại là SS, nó phải có tối thiểu 11,5% crom được thêm vào. Hàm lượng Chrome cao hơn ngưỡng tối thiểu này sẽ thúc đẩy sự hình thành màng chrome-oxit trên bề mặt thép và ngăn ngừa quá trình hình thành quá trình oxy hóa, chẳng hạn như gỉ (oxit sắt), hoặc ăn mòn do tấn công hóa học.

Có ba nhóm SS chính: Austenit, Ferit và Mactenxit. Tên của chúng bắt nguồn từ các 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 ferit và austenit trong cấu trúc tinh thể.

Các lớp Austenit, là dòng 300, chứa 16 đến 30 phần trăm crom và 8 đến 40 phần trăm niken, tạo thành cấu trúc tinh thể austenit chiếm ưu thế. 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. Nhóm này là không từ tính; cung cấp khả năng chống ăn mòn tốt; và được sử dụng chủ yếu trong thực phẩm, dịch vụ hóa chất, dược phẩm và các ứng dụng đông lạnh. Việc kiểm soát sự hình thành của ferit mang lại độ dẻo dai vượt trội ở nhiệt độ lạnh.

Ferritic SS, loại 400 series, có từ tính hoàn toàn và chứa 11,5 đến 30 phần trăm crom với cấu trúc tinh thể chính là ferit. Để thúc đẩy sự hình thành ferit, chất ổn định bao gồm crom, silic, molypden và niobi trong quá trình sản xuất thép. Các loại SS này thường được sử dụng cho các hệ thống xả ô tô và nhà máy điện và có giới hạn ứng dụng ở nhiệt độ cao. Một số loại thường được sử dụng là 405, 409, 430 và 446.

Các lớp mactenxit, cũng được xác định bởi loạt 400 như 403, 410 và 440, có từ tính, chứa 11,5 đến 18 phần trăm crom và có mactenxit là cấu trúc tinh thể. Nhóm này chứa lượng hợp kim thấp nhất, khiến chúng có giá thành rẻ nhất để sản xuất. Chúng cung cấp một số khả năng chống ăn mòn; sức mạnh tuyệt vời; và thường được sử dụng cho dao kéo, thiết bị nha khoa và phẫu thuật, đồ nấu nướng và một số loại công cụ.

Khi bạn hàn SS, loại vật liệu cơ bản và ứng dụng đang sử dụng của nó sẽ xác định kim loại phụ thích hợp để sử dụng. Nếu bạn đang sử dụng quy trình được che chắn bằng khí, bạn có thể phải đặc biệt chú ý đến hỗn hợp khí che chắn để ngăn ngừa một số vấn đề liên quan đến mối hàn.

Để hàn 304 với chính nó, bạn sẽ muốn sử dụng điện cực E308 / 308L. Ký hiệu “L” đại diện cho carbon thấp, có thể giúp ngăn chặn sự ăn mòn giữa các hạt. Các điện cực này có hàm lượng carbon dưới 0,03 phần trăm; bất cứ thứ gì lớn hơn mức đó sẽ làm tăng nguy cơ kết tủa cacbon đến ranh giới hạt và liên kết với crom để tạo thành cacbua crom, điều này làm giảm hiệu quả khả năng chống ăn mòn của thép. Điều này có thể trở nên rõ ràng nếu có sự ăn mòn trong vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) của mối hàn SS. Một cân nhắc khác với SS cấp L là chúng có độ bền kéo thấp hơn ở nhiệt độ dịch vụ cao so với cấp SS thẳng.

Vì 304 là một loại Austenit SS, kim loại hàn tương ứng sẽ chứa phần lớn Austenit. Tuy nhiên, bản thân điện cực hàn sẽ có chất ổn định ferit trong đó, chẳng hạn như molypden, để thúc đẩy sự hình thành ferit trong kim loại mối hàn. Nhà sản xuất thường sẽ liệt kê một dải số ferit điển hình của kim loại mối hàn. Như đã đề cập trước đây, cacbon là chất ổn định Austenit mạnh, và vì những lý do này, việc ngăn cản việc bổ sung cacbon vào kim loại mối hàn là rất quan trọng.

Số Ferrite được lấy từ sơ đồ Schaeffler và sơ đồ WRC -1992 sử dụng công thức tương đương niken và crom để tính toán các 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 như ferit thép cacbon mà thay vào đó là một pha được gọi là delta-ferit. Austenitic SS không có sự thay đổi pha liên quan đến các quá trình nhiệt độ cao như xử lý nhiệt.

Sự hình thành ferit là mong muốn vì nó dẻo hơn Austenit, nhưng nó phải được kiểm soát. Số lượng ferit thấp có thể tạo ra mối hàn có khả năng chống ăn mòn cao trong một số ứng dụng nhất định nhưng rất dễ bị nứt nóng trong quá trình hàn. Số lượng ferit phải nằm trong khoảng từ 5 đến 10 đối với các điều kiện dịch vụ chung, nhưng có thể mong muốn các giá trị thấp hơn hoặc cao hơn đối với một số ứng dụng. Ferit có thể được xác minh dễ dàng trong công việc bằng cách sử dụng chỉ thị ferit.

Vì bạn đã đề cập rằng bạn đang gặp vấn đề về nứt và số lượng ferit thấp, bạn sẽ muốn xem xét kỹ kim loại phụ của mình và đảm bảo rằng nó tạo ra số lượng ferit thích hợp — khoảng 8 sẽ hữu ích. Ngoài ra, nếu bạn đang hàn hồ quang lõi thông (FCAW), các kim loại phụ đó thường sử dụng 100% khí bảo vệ carbon dioxide hoặc hỗn hợp 75% argon / 25% CO 2 , và điều đó có thể dẫn đến thu nhận cacbon trong kim loại mối hàn. Bạn có thể muốn chuyển sang quy trình hàn hồ quang kim loại khí (GMAW) và sử dụng hỗn hợp 98% argon / 2% oxy để giảm khả năng hấp thụ carbon.

Để hàn SS với thép cacbon, bạn sẽ phải sử dụng vật liệu phụ E309L. Kim loại phụ này được chế tạo đặc biệt để hàn các kim loại khác nhau, cung cấp một số lượng hình thành ferit sau khi pha loãng thép cacbon vào mối hàn. Vì sẽ có một số carbon hấp thụ từ thép carbon, chất ổn định ferit được thêm vào kim loại phụ để chống lại xu hướng hình thành austenite của carbon. Điều này sẽ giúp ngăn ngừa nứt do nóng trong các ứng dụng hàn.

Tóm lại, nếu bạn đang cố gắng loại bỏ hiện tượng nứt nóng trên các mối nối hàn bằng Austenit SS, hãy xác minh kim loại phụ có số ferit thích hợp và tuân theo các phương pháp hàn tốt. Giữ nhiệt đầu vào của bạn dưới 50 kJ / inch, duy trì nhiệt độ giữa trung bình đến thấp và đảm bảo các mối hàn không có tạp chất trước khi hàn. Kiểm tra số lượng ferit trên các mối hàn bằng đồng hồ đo thích hợp với mục tiêu từ 5 đến 10.

Liên hệ Han’s Việt Nam
☎️0247.303.8678
????https://demowebvn.com/hanslaser/ https://automech.vn/
????https://www.youtube.com/watch?v=31G4sAr8Ljk
Hotline Zalo Messenger Up