Zavarivanje nehrđajućih čelika
Smatra se da nehrđajući čelici imaju dobru zavarljivost u odnosu na mnoge druge metale i mogu se uspješno zavariti koristeći brojne različite tehnike zavarivanja u ispravnom podešavanju i uvjetima.
Austenitni nehrđajući čelici
Općenito, austenitni nehrđajući čelici nisu skloni pucanju nakon zavarivanja. Budući da ne očvrsne kada se ohlade, imaju dobru žilavost i duktilnost i ne zahtijevaju pre- ili nakon zavarivanja toplotne obrade. Međutim, u nekim slučajevima pucanje može doći u zavarivanju (ili punila) metalu ili znoj pogođene toplotom (HAZ).
Potpuno austenitne strukture su osjetljive na zavarivanje metalnog pucanja učvršćenju od struktura s malim količinama ferita, jer su potpuno austenitne strukture osjetljivije na pucanje od struktura s malim količinama ferita. Potpuno austenitne ocjene uključuju ocjene 310, 320 i 330. Međutim, budući da se najčešće korišteni austenitni nehrđajući čelici zapravo sadrže male količine ferita, ovo je zapravo manje problema nego što se može činiti! Na primjer, 316 legura sadrži između 3% i 10% ferita. Fermonic 50 (XM -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronski 50), Fermonic 60 (UNS S21800, Nitronski 60) i 254 legura (UNS S31254, 1,4547, 254smo, 6mo) takođe sadrže male količine ferita. Mala količina feritne mikrostrukture može se otopiti nečistoće koje mogu uzrokovati međudendritičku pukotinu ili formiranje segregacije niskog topljenja. Te nečistoće su povezane sa prisustvom fosfora ili sumpora koji se smatraju elementima struje, jer se ne dodaju namerno dodaju, već apsorbiraju iz početnog otpada, sirovina i procesa.
Prisutnost ugljika u austenititnim nehrđajućim čelicima može uzrokovati intergranularne korozije u metalu za zavarivanje ili zona zagrijavanja (HAZ) nakon zavarivanja. Chromium Carbides obrazac na granicama zrna austenitnih nehrđajućih čelika u temperaturnom opsegu od 550-900 ° C. To znači da se sadržaj kroma u području koji okružuje karbide smanjuje jer je difuzija hroma u matičnom metalu vrlo spor. Stoga se ova područja s nižim sadržajem kroma imaju manje otpornosti na koroziju i svaka korozija će ovdje najvjerovatnije početi. Ovaj fenomen može biti uzrokovan temperaturama za vrijeme zavarivanja i poznat je kao osjetljivost.
Niži sadržaj ugljika smanjuje vjerojatnost osjetljivosti nakon zavarivanja. Stoga mnoge standardne ocjene imaju značajno niži sadržaj ugljika, poput 316L legura (ugljični sadržaj <{4}} 3%) i 316 legura (sadržaj ugljika <0,08%) čak niži.
Stabilizovane ocjene (poput 316ti legure) poboljšale su svojstva visokih temperatura kroz dodavanje titanijuma. To također smanjuje osjetljivost jer će bilo koji ugljik prisutan u metalu preferirano kombinirati s titanijom, a ne hromom.
Konačno, ako su austenitni nehrđajući čelici izloženi visokim temperaturama od {550-900 ° C duže vrijeme, male količine ferita u njima imaju potencijal da formiraju štetne sigma faze. Ovaj mehanizam je opisan u nastavku za dupleks nehrđajućeg čelika.
Dupleks i super dupleks nehrđajući čelici
Kao i kod najčešćih austenitnih nehrđajućih čelika, prisustvo malih količina ferita u mikrostrukturi pomaže u smanjenju vjerojatnosti vrućih pucanja tijekom zavarivanja. Ovo sigurno nije problem s obzirom na to da dupleks i super dupleksni nehrđajući čelici imaju gotovo jednake proporcije austenita i ferita. Dupleks čelici su zato jednostavni za zavarivanje, ali postupak zavarivanja mora biti provjeren i kontroliran kako ne bi stvorio neželjenu mikrostrukturu.
Glavni problem sa dupleksnim nehrđajućim čelicima je njihova tendencija da formiraju fazu mikrostrukture faze probacije ferita. Ova transformacija nastaje preko niza temperatura i vremena, što se može najbolje prikazati dijagramom TTT (temperaturne transformacije). Faza SIGMA je ne magnetna intermetralna faza koja je bogata željezom i hromom. Područje oko sigma faze ima niži sadržaj hroma i dakle je mnogo manje otporan na koroziju. Pored toga, transformacija ferita u sigma fazu može formirati praznine, što može dovesti do pojave pukotina i značajno smanjiti mehaničku čvrstoću, posebno utjecaj na žilavost. Stoga su odlična otpornost na koroziju i mehanička svojstva dupleks i super dupleks nehrđajućeg čelika u potpunosti su izgubljeni ako su izloženi visokim temperaturama.
TTT grafikon prikazuje da je Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) nešto manje vjerovatno da će formirati sigma fazu od razreda poput S32760 (F55, 1.4501, ZERON 100), S32750, ili S32205 (F51, 1.4462, dupleks 2205).
Da biste izbjegli formiranje sigma faze, moraju se kontrolirati uvjeti za zavarivanje za ograničenje vremena za zavarivanje temperature. Kao što je prikazano na grafikonu TTT, Sigma faza može se formirati u relativno kratko vrijeme na temperaturama oko 800-900 stepeni Celzijusa. Zbog velike veličine matičnog materijala u odnosu na područje zavarivanja, toplina zavarivanje se obično brzo rasipa. Zavarivanje duže vrijeme na nižim temperaturama na kraju će dovesti do iste mikrostrukturne transformacije. Stoga je za zavarivanje višeslojna kritično ograničiti temperaturu zavarivanja. To se može postići smanjenjem unosa toplotnog zavarivanja i pružajući malo hlađenja ili pauze između zavarivanja.
Još jedan glavni izazov za zavarivanje dupleksa i super dupleks nehrđajući čelici održavaju uravnoteženi austenit: feritna mikrostruktura. U metalu za zavarivanje obično se događa gubitak dušika. Budući da je azot stabilizator za austenit, gubitak dušika u području zavarivanja rezultira povećanim udjelom ferita, što rezultira gubitkom mehaničkih i korozijskih svojstava. To se može prevladati odabirom metalnog punila, tj. Jednoj sa višim sadržajem nikla (još jedan austenitni stabilizator) ili pomoću dušika kao zaštitnog plina, tako da metal zavarivanja apsorbira male količine dušika.
