การเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิม
สแตนเลสได้รับการพิจารณาว่ามีความสามารถในการเชื่อมได้ดีเมื่อเทียบกับโลหะอื่น ๆ มากมายและสามารถเชื่อมได้สำเร็จโดยใช้เทคนิคการเชื่อมที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่งภายใต้การตั้งค่าและเงื่อนไขที่ถูกต้อง
สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก
โดยทั่วไปแล้วสแตนเลสสแตนเลสออสเทนนิติกไม่ได้มีแนวโน้มที่จะแตกหลังจากการเชื่อม เนื่องจากพวกเขาไม่แข็งตัวเมื่อเย็นลงพวกเขาจึงมีความเหนียวและความเหนียวที่ดีและไม่จำเป็นต้องใช้การรักษาความร้อนก่อนหรือหลังเกิด อย่างไรก็ตามในบางกรณีการแตกร้าวอาจเกิดขึ้นในโลหะเชื่อม (หรือฟิลเลอร์) หรือโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ)
โครงสร้างออสเทนนิติกอย่างเต็มที่มีความอ่อนไหวต่อการเชื่อมโลหะที่แตกขึ้นกว่าโครงสร้างที่มีเฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อยเนื่องจากโครงสร้างออสเทนนิติกอย่างเต็มที่มีความอ่อนไหวต่อการแตกมากกว่าโครงสร้างที่มีเฟอร์ไรต์จำนวนน้อย เกรดออสเทนนิติกอย่างเต็มที่รวมถึงเกรด 310, 320 และ 330 อย่างไรก็ตามเนื่องจากเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดจึงมีเฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อยนี่เป็นปัญหาที่น้อยกว่าที่คิด! ตัวอย่างเช่น 316 โลหะผสมมีอยู่ระหว่าง 3% ถึง 10% เฟอร์ไรต์ Fermonic 50 (XM -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800, Nitronic 60) และ 254 โลหะผสม (UNS S31254, 1.4547, 254Smo, 6mo) โครงสร้างจุลภาคเฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อยสามารถละลายสิ่งสกปรกที่อาจทำให้เกิดการแตกร้าวระหว่างกันหรือการแยกจุดหลอมเหลวต่ำ สิ่งเจือปนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของฟอสฟอรัสหรือซัลเฟอร์ซึ่งถือว่าเป็นองค์ประกอบของคนจรจัดเพราะไม่ได้ถูกเพิ่มโดยเจตนา แต่ดูดซับจากเศษซากเริ่มต้นวัตถุดิบและกระบวนการ
การปรากฏตัวของคาร์บอนในสแตนเลสสแตนเลสออสเทนนิติกสามารถทำให้เกิดการกัดกร่อนระหว่างกันในโลหะเชื่อมหรือโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) หลังจากการเชื่อม โครเมียมคาร์ไบด์ก่อตัวขึ้นที่ขอบเขตของเม็ดสแตนเลสออสเทนนิติกในช่วงอุณหภูมิ 550–900 ° C ซึ่งหมายความว่าปริมาณโครเมียมในพื้นที่โดยรอบคาร์ไบด์จะลดลงเนื่องจากการแพร่กระจายของโครเมียมในโลหะแม่ช้ามาก ดังนั้นพื้นที่เหล่านี้ที่มีปริมาณโครเมียมที่ต่ำกว่ามีความต้านทานการกัดกร่อนน้อยกว่าและการกัดกร่อนใด ๆ ก็น่าจะเริ่มต้นที่นี่มากที่สุด ปรากฏการณ์นี้อาจเกิดจากอุณหภูมิในระหว่างการเชื่อมและเป็นที่รู้จักกันว่าไว
ปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่าช่วยลดโอกาสในการแพ้หลังจากการเชื่อม ดังนั้นเกรดมาตรฐานจำนวนมากจึงมีปริมาณคาร์บอนที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเช่น 316L โลหะผสม (เนื้อหาคาร์บอน <0. 0 3%) และ 316 โลหะผสม (ปริมาณคาร์บอน <0.08%) ต่ำกว่า
เกรดที่มีความเสถียร (เช่น 316Ti โลหะผสม) ได้ปรับปรุงคุณสมบัติอุณหภูมิสูงผ่านการเพิ่มไทเทเนียม นอกจากนี้ยังช่วยลดการแพ้เนื่องจากคาร์บอนใด ๆ ที่มีอยู่ในโลหะจะรวมกับไทเทเนียมมากกว่าโครเมียม
ในที่สุดถ้าสแตนเลสสแตนเลสออสเทนนิติกสัมผัสกับอุณหภูมิสูงของ 550-900 ° C เป็นเวลานานเฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อยในนั้นมีศักยภาพที่จะสร้างเฟสซิกม่าที่เป็นอันตราย กลไกนี้อธิบายไว้ด้านล่างสำหรับสแตนเลสเพล็กซ์
เพล็กซ์และสแตนเลสสตีลซุปเปอร์เพล็กซ์
เช่นเดียวกับสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกที่พบมากที่สุดการมีเฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อยในโครงสร้างจุลภาคช่วยลดโอกาสในการแคร็กร้อนระหว่างการเชื่อม นี่ไม่ใช่ปัญหาที่แน่นอนว่าสตีลสแตนเลสเพล็กซ์และเพล็กซ์ซูเปอร์เพล็กซ์มีสัดส่วนของออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์เกือบเท่ากัน เหล็กกล้าเพล็กซ์จึงง่ายต่อการเชื่อม แต่กระบวนการเชื่อมจะต้องได้รับการตรวจสอบและควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างโครงสร้างจุลภาคที่ไม่พึงประสงค์
ปัญหาหลักของสแตนเลสเพล็กซ์คือแนวโน้มของพวกเขาที่จะสร้างโครงสร้างจุลภาคเฟสซิกมาผ่านการเปลี่ยนแปลงของเฟอร์ไรต์ การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิและเวลาซึ่งสามารถแสดงได้ดีที่สุดโดยแผนภาพ TTT (การเปลี่ยนเวลาอุณหภูมิ) เฟสซิกม่าเป็นเฟสอินเตอร์เมอร์ที่ไม่ใช่แม่เหล็กที่อุดมไปด้วยเหล็กและโครเมียม พื้นที่โดยรอบเฟสซิกม่ามีปริมาณโครเมียมที่ต่ำกว่าดังนั้นจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนน้อยกว่ามาก นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงของเฟอร์ไรต์ไปยังเฟสซิกมาสามารถสร้างช่องว่างซึ่งสามารถนำไปสู่การปรากฏตัวของรอยแตกและลดความแข็งแรงเชิงกลอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งผลกระทบความเหนียว ดังนั้นความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติเชิงกลของสตีลเพล็กซ์และสแตนเลสซูเปอร์เพล็กซ์จะหายไปอย่างสมบูรณ์หากสัมผัสกับอุณหภูมิสูง
กราฟ TTT แสดงให้เห็นว่า Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) มีโอกาสน้อยที่จะสร้างเฟส Sigma น้อยกว่าเกรดเช่น S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, Saf2507)
เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของเฟสซิกม่าต้องมีการควบคุมเงื่อนไขการเชื่อมเพื่อ จำกัด เวลาที่อุณหภูมิการเชื่อมได้รับการรักษา ดังที่แสดงในกราฟ TTT เฟส Sigma สามารถก่อตัวขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่อุณหภูมิรอบ 800-900 องศาเซลเซียส เนื่องจากขนาดใหญ่ของวัสดุหลักเมื่อเทียบกับพื้นที่เชื่อมความร้อนการเชื่อมมักจะกระจายไปอย่างรวดเร็ว การเชื่อมเป็นเวลานานที่อุณหภูมิต่ำกว่าจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคเดียวกัน ดังนั้นสำหรับการเชื่อมแบบหลายครั้งจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะ จำกัด อุณหภูมิการเชื่อม สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการลดอินพุตความร้อนเชื่อมและให้ความเย็นหรือหยุดชั่วคราวระหว่างการเชื่อมผ่าน
ความท้าทายที่สำคัญอีกประการหนึ่งในการเชื่อมเพล็กซ์และสแตนเลสสตีลซูเปอร์เพล็กซ์ยังคงรักษาความสมดุลของออสเทนไนต์: เฟอร์ไรต์จุลภาค ในพื้นที่โลหะเชื่อมการสูญเสียไนโตรเจนมักจะเกิดขึ้น เนื่องจากไนโตรเจนเป็นเครื่องทำให้คงที่สำหรับออสเทนไนต์การสูญเสียไนโตรเจนในพื้นที่เชื่อมส่งผลให้สัดส่วนเฟอร์ไรต์เพิ่มขึ้นซึ่งส่งผลให้สูญเสียคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อน สิ่งนี้สามารถเอาชนะได้โดยการเลือกโลหะฟิลเลอร์ที่ได้รับการประสานมากเกินไปเช่นเดียวกับเนื้อหานิกเกิลที่สูงกว่า
