1. مقدمه
جوشکاری فولادهای ضد زنگ در صنعت روتین است, اما چگونه امور: هر گروه ضد زنگ (آستنیتی, فریتی, دوبلکس, مارتنزیتی, بارش بار, و نمرات آلیاژ بالا) رفتارهای متالورژی متمایز را تعیین می کند که انتخاب فرآیند را تعیین می کند, آلیاژ پرکننده, ورودی حرارت, قبل از درمان, و رژیم های بازرسی.
با انتخاب و کنترل صحیح فرآیند - گازدار گاز, ورودی حرارت, مسابقه, دمای متقابل و تمیز کردن مناسب پس از جوش-بیشتر نمرات را می توان جوش داده شد تا مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی قابل اعتماد باشد.
شیوه های سوء استفاده, با این حال, منجر به ترک خوردگی گرم شود, حساس شدن, آغوش یا عملکرد خوردگی غیرقابل قبول.
2. چرا جوشکاری برای فولادهای ضد زنگ اهمیت دارد
فولاد ضد زنگارزش در وعده دوگانه منحصر به فرد آن نهفته است: مقاومت در برابر خوردگی (از لایه اکسید غنی از کروم آن) و قابلیت اطمینان ساختاری (از خصوصیات مکانیکی متناسب آن).
در صنایعی مانند روغن & گاز, تولید برق, پردازش شیمیایی, ساخت و ساز, و تجهیزات غذایی, اکثر اجزای ضد زنگ در هنگام ساخت نیاز به جوشکاری دارند, نصب, یا تعمیر.
قابلیت جوشکاری صرفاً "راحتی تولید" نیست - این لینچین است که تضمین می کند این قول در اجزای جوش داده شده صادق است.
قابلیت جوشکاری ضعیف عملکردهای اصلی فولاد ضد زنگ را تضعیف می کند, منجر به خرابی های فاجعه بار, هزینه های بیش از حد, و عدم رعایت استانداردهای صنعت.
3. مبانی کلیدی متالورژیکی جوشکاری فولاد ضد زنگ
قابلیت جوشکاری فولاد ضد زنگ اساساً توسط آنها کنترل می شود ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی.
عناصر آلیاژی نه تنها مقاومت در برابر خوردگی را تعریف می کنند بلکه حاکی از این هستند که فولادهای ضد زنگ تحت چرخه حرارتی جوشکاری رفتار می کنند.
تأثیر عناصر آلیاژ
| عنصر آلیاژ | نقش در فلز پایه | تأثیر بر جوشکاری |
| کروم (Cr, 10.5-30 ٪) | برای مقاومت در برابر خوردگی ، فیلم Cr₂o₃ منفعل را تشکیل می دهد. | CR بالا خطر ترک خوردگی گرم را افزایش می دهد; کاربید (CR₂₃C₆) بارش باعث حساسیت در صورت C می شود > 0.03%. |
| نیکل (در, 0-25 ٪) | آستنیت را تثبیت می کند (انعطاف پذیری را بهبود می بخشد, سختی). | نیکل بلند (>20%, به عنوان مثال, 310اس) خطر ترک خوردگی گرم را افزایش می دهد; NI کم در فریتیک باعث کاهش انعطاف پذیری در HAZ می شود. |
| مولیبدن (مو, 0-6 ٪) | مقاومت گودال را تقویت می کند (مقادیر pren raisses). | هیچ مسئله جوشکاری مستقیم وجود ندارد; در صورت کنترل ورودی گرما ، مقاومت در برابر خوردگی را حفظ می کند. |
| کربن (سی, 0.01–1.2 ٪) | فولادهای مارتنزیتی را تقویت می کند; بر حساسیت تأثیر می گذارد. | >0.03% در آستنیتی → بارش کاربید و خوردگی بین دانه ای; >0.1% در مارتنزیتیک → خطر ترک خوردگی سرد. |
| تیتانیوم (از) / نیوبیوم (NB) | به جای cr₂₃c₆ تیک/nbc پایدار را تشکیل می دهد, جلوگیری از حساسیت. | قابلیت جوشکاری نمرات تثبیت شده را بهبود می بخشد (به عنوان مثال, 321, 347); تخریب HAZ را کاهش می دهد. |
| نیتروژن (ن, 0.01-0.25٪) | مراحل آستنیت و دوبلکس را تقویت می کند; مقاومت گودال را افزایش می دهد. | به کنترل تعادل فریت در جوش های دوبلکس کمک می کند; اضافی n (>0.25%) ممکن است باعث تخلخل شود. |
ساختارهای کریستالی و تأثیر آنها
- وابسته به اوستن (FCC): چقرمگی بالا, شکل پذیری خوب, و جوش پذیری عالی. با این حال, ترکیبات کاملاً آستنیتی مستعد هستند ترک به دلیل محدوده جامد کم آنها.
- فریت (BCC): مقاومت خوب در برابر ترک خوردگی گرم اما انعطاف پذیری و چقرمگی در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ). رشد دانه در هنگام جوشکاری می تواند فولادهای فریتیک را در آغوش بگیرد.
- مارتنسیت (BCT): بسیار سخت و شکننده, به خصوص اگر کربن بالا وجود داشته باشد. جوش تمایل به ایجاد ترک دارد مگر اینکه از قبل گرم شدن و گرمای پس از جوش استفاده شود.
- دوبلکس (FCC مخلوط + BCC): ترکیبی از فریت و آستنیت هم مقاومت و هم مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد, اما کنترل دقیق ورودی گرما برای حفظ تعادل فاز 50/50 پوند بسیار مهم است.
4. قابلیت جوشکاری فولادهای ضد زنگ آستنیتی (300 سری)
فولادهای ضد زنگ آستنیتی - به ویژه 300 سری (304, 304L, 316, 316L, 321, 347)- آیا بیشترین استفاده از فولادهای ضد زنگ به دلیل آنها وجود دارد مقاومت در برابر خوردگی عالی, شکل پذیری, و سختی.
آنها به طور کلی هستند بیشترین خانواده ضد زنگ جوش, توضیح استفاده گسترده آنها در فرآوری مواد غذایی, کارخانه های شیمیایی, روغن & گاز, دریایی, و کاربردهای کرایوژنیک.
با این حال, آنها ساختار کریستالی کاملاً آستنیتی و انبساط حرارتی بالا چالش های خاص برای جوشکاری را که نیاز به کنترل دقیق دارند ، به همراه داشته باشید.
چالش های کلیدی جوشکاری
| چالش | توضیح | استراتژی های کاهش |
| ترک | جامد سازی کاملاً آستنیتی (حالت A) حساسیت به ترک خوردگی در فلز جوش را ایجاد می کند. | از فلزات پرکننده با محتوای کوچک فریت استفاده کنید (ER308L, ER316L); میزان جامد سازی استخر جوش کنترل. |
| حساس شدن (بارش) | در صورت کربن ، Cr₂₃c₆ در مرزهای دانه بین 450-850 درجه سانتیگراد شکل می گیرد >0.03%, کاهش مقاومت در برابر خوردگی. | از نمرات کم کربن استفاده کنید (304L, 316L) یا نمرات تثبیت شده (321, 347); دمای فاصله محدودیت ≤150-200 درجه سانتیگراد. |
| تحریف & استرس باقیمانده | فولادهای Austenitic 50 ٪ بیشتر از فولادهای کربن گسترش می یابد; هدایت حرارتی کم گرما را غلظت می کند. | توالی جوشکاری متعادل, محل زندگی مناسب, ورودی گرمای کم. |
| تخلخل | جذب نیتروژن یا آلودگی در استخر جوش ممکن است جیب های گاز را تشکیل دهد. | گازهای محافظ با خلوص بالا (آر, آر + O2); از آلودگی N₂ جلوگیری کنید. |
جوشکاری مواد مصرفی & انتخاب پرکننده
- فلزات پرکننده مشترک: ER308L (برای 304/304L), ER316L (برای 316/316L), ER347 (برای 321/347).
- تعادل فریت: FN ایده آل (شماره فریت) در فلز جوش: 3-10 برای کاهش ترک خوردگی گرم.
- گازهای محافظ: آرگون, یا AR + 1-2 ٪ o₂; آر + او باعث بهبود نفوذ در بخش های ضخیم تر می شود.
مناسب بودن فرآیند جوشکاری
| فرآیند | مناسب بودن | یادداشت ها |
| GTAW (TIG) | عالی | کنترل دقیق; ایده آل برای دیوارهای نازک یا اتصالات بحرانی. |
| GMAW (من) | خیلی خوب | بهره وری بالاتر; نیاز به کنترل محافظ خوب دارد. |
| SMAW (چوب) | خوب | همه کاره; از الکترودهای کم هیدروژن استفاده کنید. |
| FCAW | خوب | تولید کننده برای بخش های ضخیم; نیاز به برداشتن دقیق سرباره دارد. |
| لیزر/EB | عالی | تحریف کم, دقت بالا; در صنایع پیشرفته استفاده می شود. |
5. قابلیت جوشکاری فولادهای ضدزنگ فریتیک (400 سری)
فولادهای ضد زنگ فریتیک, در درجه اول 400 نمرات سری مانند 409, 430, و 446, مشخص می شوند مکعب بدنه محور (BCC) ساختار کریستالی.
آنها به طور گسترده ای در آن استفاده می شوند سیستم های اگزوز خودرو, اجزای معماری تزئینی, و تجهیزات صنعتی به خاطر آنها مقاومت در برابر خوردگی متوسط, خصوصیات مغناطیسی, و هزینه پایین تر در مقایسه با نمرات آستنیتی.
در حالی که فولادهای ضد زنگ فریتیک می توانند جوش داده شوند, آنها قابلیت جوشکاری محدودتر است در مقایسه با نمرات آستنیتی.
ترکیبی از شکل پذیری کم, انبساط حرارتی بالا, و رشد دانه درشت در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) چالش های خاص را معرفی می کند.
چالش های کلیدی جوشکاری
| چالش | توضیح | استراتژی های کاهش |
| شکنندگی / سختی کم | فولادهای فریت ذاتاً کمتر انعطاف پذیر هستند; HAZ به دلیل رشد دانه می تواند شکننده شود. | ورودی حرارت را محدود کنید, از بخش های نازک یا جوشکاری متناوب استفاده کنید; از خنک کننده سریع خودداری کنید. |
| تحریف / استرس حرارتی | ضریب انبساط حرارتی 10-12 میکرومتر در متر درجه سانتیگراد; پایین تر از آستنیتی اما هنوز هم قابل توجه است. | پیش از خم شدن, محل زندگی مناسب, و دنباله جوش کنترل شده. |
| ترک خوردن (سرد / با کمک هیدروژن) | ساختارهای شبیه مارتنزیت ممکن است در برخی از فریتیک های C-C شکل بگیرند; هیدروژن از رطوبت می تواند باعث ترک خوردگی شود. | از پیش گرم کردن (150-200 درجه سانتیگراد) برای بخش های ضخیم تر; از الکترودهای خشک و گازهای محافظ مناسب استفاده کنید. |
| مقاومت در برابر خوردگی در HAZ کاهش یافته است | درشت دانه و کاهش عناصر آلیاژ به صورت محلی می تواند مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد. | ورودی گرما را به حداقل برسانید و از قرار گرفتن در معرض پس از جوش در محدوده دمای حساسیت خودداری کنید (450-850 درجه سانتیگراد). |
جوشکاری مواد مصرفی & انتخاب پرکننده
- فلزات پرکننده مشترک: ER409L برای 409, ER430L برای 430.
- انتخاب پرکننده: برای جلوگیری از تشکیل بیش از حد فریت یا بین فلزی در جوش ، فلز پایه را مطابقت دهید.
- گازهای محافظ: آرگون یا AR + 2% O₂ برای جوش قوس تنگستن گاز (GTAW) یا جوش قوس فلزی گاز (GMAW).
مناسب بودن فرآیند جوشکاری
| فرآیند | مناسب بودن | یادداشت ها |
| GTAW (TIG) | خیلی خوبه | کنترل دقیق حرارت, ایده آل برای بخش های نازک. |
| GMAW (من) | خوب | مناسب برای تولید; نیاز به بهینه سازی گاز محافظت می کند. |
| SMAW (چوب) | متوسط | از الکترودهای کم هیدروژن استفاده کنید; خطر ابتلا به هاز. |
| FCAW / لیزر | محدود | ممکن است نیاز به گرمایش داشته باشد; خطر ترک خوردگی در بخش های ضخیم تر. |
6. جوشکاری فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی (400 سری)
فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی, معمولاً 410, 420, 431, هستند با استحکام بالا, آلیاژهای سخت مشخص شده توسط میزان کربن بالا و یک چهار ضلعی محور بدن (BCT) ساختار مارتانسیتی.
این فولادها به طور گسترده ای در آن استفاده می شوند پره های توربین, شفت پمپ, کارد و چنگال, اجزای دریچه, و قطعات هوافضا, جایی که مقاومت و مقاومت در برابر سایش بسیار مهم است.
فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی هستند برای جوشکاری چالش برانگیز تلقی می شود به خاطر آنها تمایل به شکل گیری سخت, ریزساختارهای شکننده در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ), که خطر ابتلا به آن را افزایش می دهد ترک خوردگی سرد و کاهش سختی.
چالش های کلیدی جوشکاری
| چالش | توضیح | استراتژی های کاهش |
| ترک / ترک خوردگی | فرم های هاردنزیت در HAZ, در صورت وجود هیدروژن مستعد ترک خوردگی است. | 150-300 درجه سانتیگراد را گرم کنید; از الکترودهای کم هیدروژن استفاده کنید; کنترل دمای متقابل. |
| سختی در HAZ | خنک کننده سریع سختی بالایی ایجاد می کند (HV > 400), منتهی به شکنندگی. | خویشاوند پس از جوش در دمای 550-650 درجه سانتیگراد برای بازگرداندن انعطاف پذیری و کاهش سختی. |
| تحریف & استرس باقیمانده | انبساط حرارتی بالا و تحول سریع فاز باعث ایجاد استرس باقیمانده می شود. | نصب مناسب, توالی جوشکاری متعادل, و ورودی حرارتی کنترل شده. |
| حساسیت به خوردگی | HAZ ممکن است مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد, به خصوص در محیط های مرطوب یا کلرید. | نمرات مارتنزیتی مقاوم در برابر خوردگی را انتخاب کنید; از محدوده دمای حساسیت خودداری کنید. |
جوشکاری مواد مصرفی & انتخاب پرکننده
- فلزات پرکننده مشترک: IS410, ER420, ER431, مطابق با درجه فلزی پایه.
- از قبل گرم و متقابل: 150-300 درجه سانتیگراد بسته به ضخامت و میزان کربن.
- گازهای محافظ: آرگون یا AR + 2% او برای gtaw; خشک, الکترودهای کم هیدروژن برای Smaw.
مناسب بودن فرآیند جوشکاری
| فرآیند | مناسب بودن | یادداشت ها |
| GTAW (TIG) | خیلی خوب | کنترل دقیق; برای اجزای مهم یا نازک توصیه می شود. |
| GMAW (من) | متوسط | به ورودی گرمای کم نیاز دارد; ممکن است در بخش های ضخیم تر به پیش گرم شدن نیاز داشته باشد. |
| SMAW (چوب) | متوسط | از الکترودهای کم هیدروژن استفاده کنید; پیش گرم کردن. |
| لیزر / جوش EB | عالی | گرمایش موضعی اندازه HAZ و خطر ترک خوردگی را کاهش می دهد. |
ملاحظات عملکرد پس از جوش
| جنبه عملکرد | مشاهدات پس از جوش مناسب | پیامدهای عملی |
| استحکام مکانیکی | جوش ها می توانند با مقاومت کششی فلزی پایه پس از خنک شدن پس از جوش مطابقت داشته باشند; به عنوان جوش خورده ممکن است سختی داشته باشد >400 HV. | مؤلفه ها به استحکام و مقاومت در برابر سایش دست یابند; از بارگیری بلافاصله پس از جوش خودداری کنید. |
| شکل پذیری & سختی | کمی در HAZ جوش داده شده کاهش یافته است; پس از خلق و خوی ترمیم شد. | برای قطعات مستعد ضربه مانند شفت پمپ و دریچه بسیار مهم است. |
| مقاومت در برابر خوردگی | اگر به درستی تسویه نشود ، محلی در HAZ کاهش می یابد; به طور کلی برای نمرات مارتنزیتی متوسط است. | مناسب برای محیط های خوردگی کم تا متوسط; در صورت لزوم از پوشش های محافظ استفاده کنید. |
| زندگی & ماندگاری | خویشتن داری پس از جوش ، ثبات طولانی مدت را تضمین می کند; جوش های بدون فشار ممکن است تحت استرس یا بارگذاری چرخه ای شکسته شوند. | عملیات حرارتی پس از جوش برای اجزای مهم ایمنی اجباری است. |
7. قابلیت جوشکاری فولادهای ضد زنگ دوبلکس (2000 سری)
فولادهای ضد زنگ دوبلکس (DSS), معمولاً به عنوان گفته می شود 2000 سری (به عنوان مثال, 2205, 2507), هستند آلیاژهای دو فاز حاوی تقریباً 50% آستنیت و 50% فریت.
این ترکیب فراهم می کند استحکام بالا, مقاومت در برابر خوردگی عالی, و سختی خوب, آنها را برای ایده آل برای پردازش شیمیایی, روغن دریایی & گاز, کارخانه های آب شیرین کن, و کاربردهای دریایی.
در حالی که فولادهای دوبلکس مزایای قابل توجهی نسبت به نمرات آستنیتی یا فریتیک ارائه می دهند, آنها قابلیت جوشکاری حساس تر است به دلیل نیاز به یک نسبت فریت آستنیت متعادل را حفظ کنید و از تشکیل فازهای بین فلزی (سیگما, کوی, یا نیتریدهای کروم).
چالش های کلیدی جوشکاری
| چالش | توضیح | استراتژی های کاهش |
| عدم تعادل فریت -آستونیت | فریت اضافی چقرمگی را کاهش می دهد; آستنیت اضافی مقاومت به خوردگی را کاهش می دهد. | ورودی گرما و دمای بینش را کنترل کنید; فلز پرکننده مناسب را با ترکیب دوبلکس تطبیق انتخاب کنید. |
| تشکیل فاز بین فلزی | مراحل سیگما یا چی ممکن است در دمای 600-1000 درجه سانتیگراد شکل بگیرد, باعث آغشته شدن و کاهش مقاومت در برابر خوردگی. | ورودی گرما و زمان خنک کننده را به حداقل برسانید; از گرمای چندگانه خودداری کنید; خنک کننده سریع پس از جوشکاری. |
| ترک خوردگی گرم در فلز جوش | فولادهای دوبلکس در درجه اول به عنوان فریت جامد می شوند; مقادیر کمی آستنیت برای جلوگیری از ترک خوردگی مورد نیاز است. | از فلزات پرکننده طراحی شده برای جوشکاری دوبلکس استفاده کنید (Ernicrmo-3 یا مشابه); شماره فریت را حفظ کنید (fn) 30–50. |
| تحریف & استرس باقیمانده | انبساط حرارتی متوسط; هدایت کم هدایت گرما در منطقه جوش. | فیکسچر مناسب و توالی جوشکاری متعادل; دمای فاصله ≤150-250 درجه سانتیگراد. |
جوشکاری مواد مصرفی & انتخاب پرکننده
- فلزات پرکننده مشترک: ER2209, ER2594, یا پرکننده های دوتایی.
- شماره فریت (fn) کنترل کنید: FN 30-50 در فلز جوش برای مقاومت بهینه و مقاومت در برابر خوردگی.
- گازهای محافظ: آرگون خالص برای gtaw; آر + افزودنی های کوچک N₂ (0.1-0.2 ٪) ممکن است برای تثبیت آستنیت استفاده شود.
مناسب بودن فرآیند جوشکاری
| فرآیند | مناسب بودن | یادداشت ها |
| GTAW (TIG) | عالی | کنترل زیاد بر روی گرما و تعادل فاز; برای لوله کشی و کشتی های بحرانی ترجیح داده می شود. |
| GMAW (من) | خیلی خوب | مناسب برای تولید; سرعت جوشکاری و دمای متقابل را با دقت کنترل کنید. |
| SMAW (چوب) | متوسط | بهره وری کم; به الکترودهای کم هیدروژن سازگار با دوبلکس نیاز دارد. |
| لیزر / جوش EB | عالی | گرمایش موضعی HAZ را به حداقل می رساند; تعادل فریت آستنیت را حفظ می کند. |
ملاحظات عملکرد پس از جوش
| جنبه عملکرد | مشاهدات پس از جوش مناسب | پیامدهای عملی |
| استحکام مکانیکی | استحکام کششی فلز جوش به طور معمول 620-720 MPa; HAZ کمی پایین اما در 90-95 ٪ از فلز پایه. | استفاده در لوله کشی با فشار بالا و کاربردهای ساختاری را امکان پذیر می کند; قدرت برتر نسبت به فولادهای آستنیتی را حفظ می کند. |
| شکل پذیری & سختی | خوب, چقرمگی ضربه >100 j در دمای اتاق اگر محتوای فریت کنترل می شود. | مناسب برای محیط های گیاهی دریایی و شیمیایی; از شکست شکننده در HAZ جلوگیری می کند. |
| مقاومت در برابر خوردگی | مقاومت در برابر خوردگی گودال و Crevice قابل مقایسه با فلز پایه (pren 35-40 برای 2205, 2507). | در محیط های غنی از کلرید و اسیدی قابل اعتماد است; عمر خدمات طولانی مدت را تضمین می کند. |
| زندگی & ماندگاری | مفاصل دوبلکس به درستی جوش داده شده در برابر خوردگی بین دانه ای و ترک خوردگی استرس مقاومت می کند. | قابلیت اطمینان بالا برای بحرانی دریایی, شیمیایی, و برنامه های نمک زدایی. |
8. جوشکاری بارش بارش (PH) فولادهای ضد زنگ
فولادهای ضد زنگ بارش بار, مانند 17-4 PH, 15-5 PH, و 13-8 مو, هستند آلیاژهای مارتنزیتی یا نیمه اونسی از طریق بارش کنترل شده از مراحل ثانویه تقویت می شود (به عنوان مثال, مس, نیوبیوم, یا ترکیبات تیتانیوم).
آنها ترکیب می شوند استحکام بالا, مقاومت در برابر خوردگی متوسط, و چقرمگی عالی, آنها را برای ایده آل برای هوافضا, دفاع, شیمیایی, و برنامه های مکانیکی با کارایی بالا.
جوشکاری pH استیل ضدزنگ ارائه می دهد چالش های منحصر به فرد, به عنوان مکانیسم بارش بارش توسط چرخه حرارتی مختل می شود, به طور بالقوه منجر به نرم شدن در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) یا از دست دادن استحکام در فلز جوش.
چالش های کلیدی جوشکاری
| چالش | توضیح | استراتژی های کاهش |
| نرم شدن | رسوایی (به عنوان مثال, مس, NB) در هنگام جوشکاری حل کنید, کاهش سختی و قدرت در محلی. | عملیات حرارتی پس از جوشکاری (راه حل + پیری) برای بازگرداندن خصوصیات مکانیکی. |
| ترک | ساختار مارتنزیتی در HAZ ممکن است سخت و شکننده باشد; تنش های باقیمانده ناشی از جوشکاری ترک خوردگی. | قبل از گرم شدن 150-250 درجه سانتیگراد; الکترودهای کم هیدروژن; دمای کنترل شده کنترل شده. |
| تحریف & استرس باقیمانده | انبساط حرارتی متوسط; چرخه های حرارتی می توانند باعث ایجاد پیچ و تاب و استرس باقیمانده در بخش های نازک شوند. | نصب مناسب, ورودی گرمای کم, توالی جوش متعادل. |
| کاهش مقاومت در برابر خوردگی | نرم شدن محلی و بارش تغییر یافته ممکن است مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد, به خصوص در مناطق پیر یا بیش از حد. | پس از جوشکاری از درمان راه حل استفاده کنید; ورودی گرمای جوش را کنترل کنید. |
جوشکاری مواد مصرفی & انتخاب پرکننده
- فلزات: مطابق با فلز پایه (به عنوان مثال, ER630 برای 17-4 PH).
- دمای قبل از گرم شدن و تبادل نظر: 150-250 درجه سانتیگراد بسته به ضخامت و درجه.
- گازهای محافظ: آرگون یا AR + او برای gtaw مخلوط می شود; خشک, الکترودهای کم هیدروژن برای Smaw.
مناسب بودن فرآیند جوشکاری
| فرآیند | مناسب بودن | یادداشت ها |
| GTAW (TIG) | عالی | کنترل دقیق حرارت; ایده آل برای بخش نازک, بحرانی, یا اجزای هوافضا. |
| GMAW (من) | خیلی خوب | بهره وری بالاتر; مدیریت دقیق ورودی گرما لازم است. |
| SMAW (چوب) | متوسط | به الکترودهای کم هیدروژن نیاز دارد; محدود برای بخش های نازک. |
| لیزر / جوش EB | عالی | عرض هاز و تأثیر حرارتی را به حداقل می رساند; ریزساختار فلزی پایه را حفظ می کند. |
به عنوان مثال داده های پس از جوشکاری:
| درجه | روند جوشکاری | استحکام کششی (MPa) | سختی (HRC) | یادداشت ها |
| 17-4 PH | GTAW | 1150 (پایه: 1180) | 30–32 | پیری پس از پیری اجباری; هاز نرم شدن ترمیم شد. |
| 15-5 PH | GMAW | 1120 (پایه: 1150) | 28–31 | مقاومت بالا و مقاومت در برابر خوردگی پس از پیری حفظ می شود. |
| 13-8 مو | GTAW | 1200 (پایه: 1220) | 32-34 | اجزای هوافضا با استحکام بالا; جوش کنترل شده بحرانی. |
9. خلاصه قابلیت جوشکاری
| جنبه | آستنیتی (300 سری) | فریتیک (400 سری) | مارتنزیتی (400 سری) | دوبلکس (2000 سری) | بارش-سخت شدن (PH) |
| نمرات نماینده | 304, 304L, 316, 316L, 321, 347 | 409, 430, 446 | 410, 420, 431 | 2205, 2507 | 17-4 PH, 15-5 PH, 13-8 مو |
| قابلیت جوشکاری مکانیکی | عالی; HAZ انعطاف پذیری را حفظ می کند | متوسط; انعطاف پذیری پایین, HAZ می تواند شکننده باشد | متوسط; خطر بالای ترک خوردگی | خوب; قدرت به طور معمول حفظ می شود | متوسط تا چالش برانگیز; نرم شدن |
| مقاومت در برابر خوردگی پس از جوشکاری | عالی; نمرات کم کربن/تثبیت شده از حساسیت جلوگیری می کند | خوب; در صورت بیش از حد ورودی گرما ممکن است به صورت محلی کاهش یابد | متوسط; ممکن است به صورت محلی در HAZ کاهش یابد | عالی; تعادل فریت -آستونیت را حفظ کنید | متوسط; پس از عملیات حرارتی پس از جوش ترمیم شد |
| چالش های جوش پذیری | ترک, تحریف, تخلخل | درشت غلات, ترک خوردن, هازا | HAS HAZ HAS, ترک | عدم تعادل فریت/آستنیت, تشکیل فاز بین فلزی | نرم شدن, استرس پسماند, سختی کم |
| ملاحظات معمولی پس از جوشکاری | حداقل گرمای; دمای سطح کمی; بازپخت راه حل اختیاری | برای بخش های ضخیم گرم کنید; ورودی گرمای کنترل شده | الکترودهای پیش گرم و کم هیدروژن; خویشاوند اجباری پس از جوشکاری | کنترل ورودی گرما; فاصله ≤150-250 درجه سانتیگراد; انتخاب فلز پرکننده | از پیش گرم کردن, الکترودهای کم هیدروژن, راه حل اجباری پس از جوشکاری + پیری |
| برنامه های کاربردی | غذا, داروخانه, کارخانه های شیمیایی, دریایی, گودال | اگزوزهای خودرو, تابلوهای معماری, اجزای صنعتی با سرعت بالا | اجزای دریچه, شفت ها, قطعات پمپ, هوافضا | خارج از ساحل, کارخانه های شیمیایی, تخلیه, دریایی | هوافضا, دفاع, پمپ های با کارایی بالا, ابزار جراحی |
مشاهدات کلیدی:
- فولادهای زنگ نزن آستنیتی بخشنده ترین هستند, ارائه دهنده جوشکاری عالی با حداقل اقدامات احتیاطی.
- نمرات فریتیک حساس تر به شکنندگی و رشد دانه, نیاز به مدیریت دقیق ورودی گرما.
- فولادهای مارتنزیتی نیاز پیش گرم شدن و پس از جوشکاری برای جلوگیری از ترک خوردگی و ترمیم سختی.
- فوسه های دوبلکس لازم بودن کنترل فاز دقیق برای جلوگیری از جوش های غنی از فریت یا شکننده در حالی که مقاومت در برابر خوردگی را حفظ می کنید.
- فولادهای ضد زنگ PH باید تحت درمان راه حل پس از جوش و پیری برای بازگرداندن قدرت و سختی.
10. نتیجه گیری
قابلیت جوشکاری فولاد ضد زنگ طیف وسیعی از نمرات آستنیتی بسیار جوش داده شده گرفته تا فولادهای مارتنزیتی و PH را به چالش می کشد.
در حالی که بیشتر نمرات را می توان با موفقیت جوش داد, موفقیت به درک رفتار متالورژیکی, متقاضی روشهای جوشکاری مناسب, و انجام لازم پیش- یا تیمارهای گرمای پس از جوشکاری.
برای مهندسان و سازندگان, قابلیت جوشکاری فقط مربوط به پیوستن نیست - این در مورد حفظ مقاومت در برابر خوردگی است, قدرت, و زندگی خدمت.
انتخاب پرکننده دقیق, مدیریت ورودی گرما, و پیروی از کدها اطمینان حاصل می کنند که اجزای فولاد ضد زنگ هم انتظارات طراحی و هم چرخه عمر را برآورده می کنند.
سوالات متداول
چرا 316L از جوشکاری بیشتر از آن است 316 فولاد ضد زنگ?
316L محتوای کربن کمتری دارد (C ≤0.03 ٪ در مقابل. C ≤0.08 ٪ برای 316), که خطر حساسیت را به شدت کاهش می دهد.
در حین جوشکاری, 316کربن بالاتر Cr₂₃c₆ Carbides در مرزهای دانه شکل می گیرد (کاهش CR), منجر به خوردگی بین دانه ای.
316کربن کم L از این امر جلوگیری می کند, با 95% نرخ عبور در تست ASTM A262 IGC در مقابل. 50% برای 316.
فولادهای ضد زنگ فریتیک نیاز به گرمایشی دارند?
نه - فولادهای ضدزنگ فرنیک (409, 430) محتوای کربن کم داشته باشید, بنابراین برای جلوگیری از ترک خوردگی از قبل گرم شدن لازم نیست.
با این حال, بازپرداخت (700-800 درجه سانتیگراد) توصیه می شود که دانه های بزرگ HAZ را مجدداً وارد کنید, بازگرداندن انعطاف پذیری و سختی (انرژی ضربه را 40-50 ٪ افزایش می دهد).
می تواند 17-4 فولاد ضد زنگ بدون عملیات حرارتی پس از جوش جوش داده می شود?
از نظر فنی بله, اما HAZ به طور قابل توجهی نرم خواهد شد (مقاومت کششی از 1,150 MPa به 750 MPA برای دمای H900).
برای برنامه های باربری (به عنوان مثال, براکت های هوافضا), بازپخت راه حل پس از جوش (1,050درجه سانتی گراد) + دوباره (480درجه سانتی گراد) برای اصلاح رسوبات مس الزامی است, بازگرداندن 95% از قدرت فلز پایه.
کدام فرآیند جوشکاری برای فولاد ضد زنگ آستنیتی نازک بهترین است (1-3 میلی متر)?
GTAW (TIG) ایده آل است - ورودی گرمای کم آن است (0.5–1.5 kJ/mm) اندازه HAZ و خطر حساسیت را به حداقل می رساند, در حالی که کنترل قوس دقیق آن با کیفیت بالا تولید می کند, جوش های کم نظیر.
از الکترود تنگستن 1-2 میلی متر استفاده کنید, گاز محافظ آرگون (99.99% خالص), و سرعت سفر 100-150 میلی متر در دقیقه برای نتایج بهینه.
