لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

تعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ قابلية لحام جيدة مقارنة بالعديد من المعادن الأخرى ويمكن لحامها بنجاح باستخدام عدد من تقنيات اللحام المختلفة في ظل الإعداد والظروف الصحيحة.

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي
بشكل عام ، لا يعرض الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيتيك للتصدع بعد اللحام. نظرًا لأنهم لا يصلبون عند تبريدهم ، فإنهم يتمتعون بصدة جيدة ولادة ولا يحتاجون إلى معالجة حرارية قبل أو ما بعد اليرداد. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، قد يحدث التكسير في المعدن أو الحشو المتأثر بالحرارة (HAZ).

تعد الهياكل الأوستنيتية بالكامل أكثر عرضة لتكسير تصلب المعادن اللحام من الهياكل التي تحتوي على كميات صغيرة من الفريت لأن الهياكل الأوستنية بالكامل أكثر عرضة للتصدع من الهياكل التي تحتوي على كميات صغيرة من الفريت. تشمل الدرجات الأوستنية بالكامل الصفوف 310 و 320 و 330. ومع ذلك ، نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ الأكثر استخدامًا على نطاق واسع يحتوي في الواقع على كميات صغيرة من الفريت ، فهذا في الواقع أقل مشكلة مما قد يبدو! على سبيل المثال ، يحتوي 316 سبيكة على الفريت 3 ٪ و 10 ٪. Fermonic 50 (XM -19 ، UNS S20910 ، 1.3964 ، Nitronic 50) ، Fermonic 60 (UNS S21800 ، Nitronic 60) و 254 Alloys (UNS S31254 ، 1.4547 ، 254SMO ، 6MO) يحتوي أيضًا على كميات صغيرة من ferrite. الكمية الصغيرة من البنية المجهرية الفريت قادرة على حل الشوائب التي يمكن أن تسبب التكسير المتداخل أو تشكيل انصهار نقطة انصهار منخفضة. ترتبط هذه الشوائب بوجود الفوسفور أو الكبريت ، والتي تعتبر عناصر الترام لأنها لم تتم إضافتها عمدا ولكن تم امتصاصها من الخردة والمواد الخام والعمليات.

يمكن أن يسبب وجود الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التآكل بين الخلايا في المعدن لحام أو الحرارة المتأثرة (HAZ) بعد اللحام. تتشكل كروم كروم كاربويد عند حدود الحبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي في نطاق درجة الحرارة من 550-900 درجة مئوية. هذا يعني أن محتوى الكروم في المنطقة المحيطة بالكربيد يتم تقليله لأن انتشار الكروم في المعدن الأصل بطيء للغاية. لذلك ، فإن هذه المناطق ذات المحتوى المنخفض للكروم لها مقاومة تآكل أقل وأي تآكل من المرجح أن تبدأ هنا. يمكن أن تكون هذه الظاهرة ناتجة عن درجات الحرارة أثناء اللحام وتعرف باسم التوعية.

انخفاض محتوى الكربون يقلل من احتمال التوعية بعد اللحام. لذلك ، فإن العديد من الدرجات القياسية لديها محتوى كربون أقل بكثير ، مثل سبيكة 316L (محتوى الكربون <0. 0 3 ٪) و 316 سبيكة (محتوى الكربون <0.08 ٪) حتى أقل.

أدت الدرجات المستقرة (مثل سبيكة 316TI) إلى تحسين خصائص درجة الحرارة العالية من خلال إضافة التيتانيوم. هذا يقلل أيضًا من التوعية لأن أي كربون موجود في المعدن سيجمع بشكل تفضيلي مع التيتانيوم بدلاً من الكروم.

أخيرًا ، إذا تعرض الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيتي لدرجات حرارة عالية من 550-900 ° C لفترة طويلة ، فإن كميات صغيرة من الفريت فيها لديها القدرة على تكوين مراحل سيغما ضارة. هذه الآلية موصوفة أدناه للدولة الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس.

دوبلكس ودوبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ
كما هو الحال مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأكثر شيوعًا ، فإن وجود كميات صغيرة من الفريت في البنية المجهرية يساعد على تقليل احتمال تكسير الساخنة أثناء اللحام. هذه بالتأكيد ليست مشكلة بالنظر إلى أن الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس و Duplex لها نسب متساوية تقريبًا من الأوستينيت والفريت. لذلك ، من السهل اللحام فولاذية دوبلكس ، ولكن يجب التحقق من عملية اللحام والتحكم فيها لتجنب إنشاء بنية مجهرية غير مرغوب فيها.

المشكلة الرئيسية مع الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس هي ميلها لتشكيل البنية المجهرية مرحلة سيغما من خلال تحول الفريت. يحدث هذا التحول على مدى من درجات الحرارة والأوقات ، والتي يمكن إظهارها بشكل أفضل بواسطة مخطط التحويل TTT (درجة الحرارة). مرحلة Sigma هي مرحلة غير مغناطيسية غير مغناطيسية غنية بالحديد والكروم. تحتوي المساحة المحيطة بمرحلة Sigma على محتوى كروم أقل ، وبالتالي فهي أقل مقاومة للتآكل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يشكل تحول الفريت إلى مرحلة سيغما الفراغات ، مما قد يؤدي إلى ظهور الشقوق ويقلل بشكل كبير من القوة الميكانيكية ، وخاصة التأثير. لذلك ، تُفقد مقاومة التآكل الممتازة والخصائص الميكانيكية من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة والدوبلكس الفائق تمامًا إذا تعرضت لدرجات حرارة عالية.

يوضح الرسم البياني TTT أن Ferralium 255 (UNS S32550 ، F61 ، 1.4507) أقل عرضة لتشكيل مرحلة سيغما من الدرجات مثل S32760 (F55 ، 1.4501 ، Zeron 100) ، S32750 (F53 ، 1.4410 ، SAF2507) ، أو S32205 (F51 ، 1.462 ، Duplex.

لتجنب تكوين مرحلة Sigma ، يجب التحكم في ظروف اللحام للحد من الوقت الذي يتم فيه الحفاظ على درجة حرارة اللحام. كما هو موضح في الرسم البياني TTT ، يمكن أن تتشكل مرحلة Sigma في وقت قصير نسبيًا في درجات حرارة حول {0}} درجة مئوية. نظرًا للحجم الكبير للمادة الأصل بالنسبة إلى منطقة اللحام ، عادة ما يتم تبديد حرارة اللحام بسرعة. سوف يؤدي اللحام لفترة أطول في درجات الحرارة المنخفضة في النهاية إلى نفس التحول المجهرية. لذلك ، بالنسبة لللحام متعدد التمريرات ، من الأهمية بمكان الحد من درجة حرارة اللحام. يمكن تحقيق ذلك عن طريق تقليل مدخلات الحرارة لحام وتوفير بعض التبريد أو الإيقاف المؤقت بين ممرات اللحام.

هناك تحد كبير آخر في اللحام دوبلكس والفولاذ المقاوم للصدأ الفائق دوبلكس هو الحفاظ على أوستنيت متوازن: البنية المجهرية الفريت. في منطقة المعدن لحام ، يحدث فقدان النيتروجين عادة. نظرًا لأن النيتروجين هو مثبت لأوستنيت ، فإن فقدان النيتروجين في منطقة اللحام يؤدي إلى زيادة نسبة الفريت ، مما يؤدي إلى فقدان الخصائص الميكانيكية والتآكل. يمكن التغلب على ذلك من خلال اختيار معدن حشو مفرط الفوز ، أي واحد مع محتوى نكل أعلى (مثبت أوستنيت آخر) ، أو باستخدام النيتروجين كغاز التدريع نفسه ، بحيث يمتص معدن اللحام كميات صغيرة من النيتروجين.