Η συγκόλληση των ανοξείδωτων χάλυβες
Οι ανοξείδωτοι χάλυβες θεωρούνται ότι έχουν καλή συγκόλληση σε σύγκριση με πολλά άλλα μέταλλα και μπορούν να συγκολληθούν με επιτυχία χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές συγκόλλησης υπό τη σωστή ρύθμιση και συνθήκες.
Ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες
Γενικά, οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες δεν είναι επιρρεπείς σε ρωγμές μετά τη συγκόλληση. Δεδομένου ότι δεν σκληραίνουν όταν ψύχονται, έχουν καλή σκληρότητα και ολκιμότητα και δεν απαιτούν προ- ή μετά τη συγκόλληση θερμική επεξεργασία. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, η ρωγμή μπορεί να εμφανιστεί στη συγκόλληση (ή πλήρωσης) μέταλλο ή ζώνη που επηρεάζεται από θερμότητα (HAZ).
Οι πλήρως ωστενιτικές δομές είναι πιο ευαίσθητες στη ρωγμή στερεοποίησης μετάλλων συγκόλλησης από τις δομές με μικρές ποσότητες φερρίτη, επειδή οι πλήρως ωστενιτικές δομές είναι πιο ευαίσθητες σε ρωγμές από τις δομές με μικρές ποσότητες φερρίτη. Οι πλήρως ωστενιτικοί βαθμοί περιλαμβάνουν τους βαθμούς 310, 320 και 330. Για παράδειγμα, το 316 κράμα περιέχει μεταξύ 3% και 10% φερρίτη. Fermonic 50 (XM -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800, Nitronic 60) και 254 κράματα (UNS S31254, 1.4547, 254SMO, 6MO) περιέχουν επίσης μικρές ποσότητες φερρίτιδας. Η μικρή ποσότητα μικροδομής φερρίτη είναι σε θέση να διαλύσει τις ακαθαρσίες που μπορούν να προκαλέσουν αλληλεξαρυνική ρωγμή ή χαμηλό σχηματισμό σημείου τήξης. Αυτές οι ακαθαρσίες σχετίζονται με την παρουσία φωσφόρου ή θείου, οι οποίες θεωρούνται στοιχεία Tramp επειδή δεν προστίθενται σκόπιμα αλλά απορροφάται από τα αρμοδιτήρια εκκίνησης, τις πρώτες ύλες και τις διαδικασίες.
Η παρουσία άνθρακα σε ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες μπορεί να προκαλέσει διακεκκρυδιακή διάβρωση στη ζώνη συγκολλητικής ή θερμότητας (HAZ) μετά τη συγκόλληση. Τα καρβίδια χρωμίου σχηματίζονται στα όρια των κόκκων των ωστενιτικών ανοξείδωτων χάλυβες στην περιοχή θερμοκρασίας 550-900 ° C. Αυτό σημαίνει ότι η περιεκτικότητα σε χρωμίου στην περιοχή που περιβάλλει τα καρβίδια μειώνεται επειδή η διάχυση του χρωμίου στο μητρικό μέταλλο είναι πολύ αργή. Ως εκ τούτου, αυτές οι περιοχές με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε χρωμίου έχουν λιγότερη αντοχή στη διάβρωση και οποιαδήποτε διάβρωση είναι πιθανότερο να ξεκινήσει εδώ. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να προκληθεί από τις θερμοκρασίες κατά τη συγκόλληση και είναι γνωστό ως ευαισθητοποίηση.
Η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα μειώνει την πιθανότητα ευαισθητοποίησης μετά τη συγκόλληση. Επομένως, πολλοί τυποποιημένοι βαθμοί έχουν σημαντικά χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα, όπως το κράμα 316L (περιεκτικότητα σε άνθρακα <0 0 3%) και το κράμα 316 (περιεκτικότητα σε άνθρακα <0,08%) ακόμη χαμηλότερα.
Οι σταθεροποιημένοι βαθμοί (όπως το κράμα 316TI) έχουν βελτιώσει τις ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας μέσω της προσθήκης τιτανίου. Αυτό μειώνει επίσης την ευαισθητοποίηση επειδή οποιοσδήποτε άνθρακας που υπάρχει στο μέταλλο θα συνδυαστεί κατά προτίμηση με τιτάνιο και όχι με χρωμίου.
Τέλος, εάν οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες 550-900 ° C για μεγάλο χρονικό διάστημα, μικρές ποσότητες φερρίτη σε αυτά έχουν τη δυνατότητα να σχηματίσουν επιβλαβείς φάσεις Sigma. Αυτός ο μηχανισμός περιγράφεται παρακάτω για ανοξείδωτους χάλυβες διπλής όψης.
Duplex και Super Duplex ανοξείδωτοι χάλυβες
Όπως και με τους πιο συνηθισμένους χάλυβες ανοξείδωτου ανοξείδωτου, η παρουσία μικρών ποσοτήτων φερρίτη στη μικροδομή συμβάλλει στη μείωση της πιθανότητας θερμού ρωγμών κατά τη συγκόλληση. Αυτό σίγουρα δεν είναι πρόβλημα δεδομένου ότι οι ανοξείδωτοι χάλυβες διπλής και σούπερ διπλής όψης έχουν σχεδόν ίσες αναλογίες ωστενίτη και φερρίτη. Επομένως, οι χάλυβες διπλών όρων είναι εύκολο να συγκολληθούν, αλλά η διαδικασία συγκόλλησης πρέπει να επαληθεύεται και να ελέγχεται για να αποφευχθεί η δημιουργία μιας ανεπιθύμητης μικροδομής.
Το κύριο πρόβλημα με τους ανοξείδωτους χάλυβες διπλής όψης είναι η τάση τους να σχηματίσουν μια μικροδομή φάσης Sigma μέσω του μετασχηματισμού του φερρίτη. Αυτός ο μετασχηματισμός εμφανίζεται σε μια σειρά θερμοκρασιών και ωρών, οι οποίες μπορούν να εμφανιστούν καλύτερα από ένα διάγραμμα TTT (θερμοκρασίας-μετασχηματισμού). Η φάση Sigma είναι μια μη μαγνητική διαμεταλλική φάση που είναι πλούσια σε σίδηρο και χρωμίου. Η περιοχή που περιβάλλει τη φάση Sigma έχει χαμηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο και επομένως είναι πολύ λιγότερο ανθεκτική στη διάβρωση. Επιπλέον, ο μετασχηματισμός του φερρίτη στη φάση Sigma μπορεί να σχηματίσει κενά, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση ρωγμών και να μειώσει σημαντικά τη μηχανική αντοχή, ιδιαίτερα την αντίκτυπο. Ως εκ τούτου, η εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και οι μηχανικές ιδιότητες των ανοξείδωτων χάλυβας Duplex και Super Duplex χάνονται πλήρως εάν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες.
Το γράφημα TTT δείχνει ότι το Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) είναι ελαφρώς λιγότερο πιθανό να σχηματίσει φάση Sigma από τους βαθμούς όπως το S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, SAF2507), ή S32205 (F51, 1.462, Duplex 2205).
Για να αποφευχθεί ο σχηματισμός της φάσης Sigma, οι συνθήκες συγκόλλησης πρέπει να ελέγχονται για τον περιορισμό του χρόνου διατήρησης της θερμοκρασίας συγκόλλησης. Όπως φαίνεται στο γράφημα TTT, η φάση Sigma μπορεί να σχηματιστεί σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασίες γύρω από 800-900 βαθμούς Κελσίου. Λόγω του μεγάλου μεγέθους του γονικού υλικού σε σχέση με την περιοχή συγκόλλησης, η θερμότητα συγκόλλησης διαχέεται συνήθως γρήγορα. Η συγκόλληση για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες θα οδηγήσει τελικά στον ίδιο μικροδομικό μετασχηματισμό. Ως εκ τούτου, για τη συγκόλληση πολλαπλών περάσματος, είναι κρίσιμο να περιοριστεί η θερμοκρασία συγκόλλησης. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μειώνοντας την είσοδο θερμότητας συγκόλλησης και την παροχή κάποιων ψύξης ή παύσης μεταξύ των περάσματος της συγκόλλησης.
Μια άλλη σημαντική πρόκληση στη συγκόλληση Duplex και Super Duplex ανοξείδωτους χάλυβες διατηρεί έναν ισορροπημένο ωστενίτη: μικροδομή φερρίτη. Στην περιοχή μετάλλων συγκόλλησης, συμβαίνει συνήθως η απώλεια αζώτου. Δεδομένου ότι το άζωτο είναι σταθεροποιητής για τον ωστενίτη, η απώλεια αζώτου στην περιοχή συγκόλλησης έχει ως αποτέλεσμα αυξημένο ποσοστό φερρίτη, με αποτέλεσμα την απώλεια μηχανικών ιδιοτήτων και των ιδιοτήτων διάβρωσης. Αυτό μπορεί να ξεπεραστεί επιλέγοντας ένα υπερβολικά διαστρεβλωμένο μέταλλο πλήρωσης, δηλαδή ένα με υψηλότερο περιεχόμενο νικελίου (άλλο σταθεροποιητή ωστενίτη) ή χρησιμοποιώντας το άζωτο ως το ίδιο το αέριο θωράκισης, έτσι ώστε το μέταλλο συγκόλλησης να απορροφά μικρές ποσότητες αζώτου.
