1. Esittely
Ruostumattomien terästen hitsaus on teollisuudessa rutiinia, mutta miten asioita: jokainen ruostumaton ryhmä (austeniittista, ferriittinen, dupleksi, martensiittista, sade-kovettuminen, ja korkeaseosteiset laatuluokat) tuo selkeitä metallurgisia käyttäytymismalleja, jotka määräävät prosessin valinnan, täyteaineseos, lämmön syöttö, esi-/jälkihoito, ja tarkastusjärjestelmät.
Oikealla prosessivalinnalla ja ohjauksella – suojakaasu, lämmön syöttö, täyteoppi, välilämpötila ja sopiva hitsauksen jälkeinen puhdistus – useimmat lajikkeet voidaan hitsata luotettavan lujuuden ja korroosionkestävyyden saavuttamiseksi.
Väärin sovelletut käytännöt, kuitenkin, aiheuttaa kuumahalkeilua, herkistyminen, haurastumista tai kelpaamatonta korroosiokykyä.
2. Miksi ruostumattomien terästen hitsattavuus on tärkeää
Ruostumaton teräsarvo on sen ainutlaatuisessa kaksoislupauksessa: korroosionkestävyys (sen kromipitoisesta oksidikerroksesta) ja rakenteellinen luotettavuus (räätälöityjen mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta).
Aloilla, kuten öljy & kaasu, sähköntuotanto, kemiallinen prosessointi, rakennus, ja ruokalaitteet, Suurin osa ruostumattomista komponenteista vaatii hitsauksen valmistuksen aikana, asennus, tai korjata.
Hitsattavuus ei ole pelkkä "valmistusmukavuus" - se on kiinnitysnasta, joka varmistaa, että tämä lupaus pitää paikkansa hitsatuissa komponenteissa.
Huono hitsattavuus heikentää ruostumattoman teräksen ydintoimintoja, johtaa katastrofaalisiin epäonnistumisiin, liiallisia kustannuksia, ja alan standardien noudattamatta jättäminen.
3. Ruostumattoman teräksen hitsattavuuden tärkeimmät metallurgiset perusteet
Ruostumattoman teräksen hitsattavuus on pohjimmiltaan niiden hallinnassa kemiallinen koostumus ja kristallirakenne.
Seoselementit eivät ainoastaan määritä korroosionkestävyyttä, vaan myös säätelevät ruostumattomien terästen käyttäytymistä hitsauksen lämpösyklissä.
Seosaineiden vaikutus
| Seosaine | Rooli Base Metalissa | Vaikutus hitsattavuuteen |
| Kromi (Cr, 10.5–30%) | Muodostaa passiivisen Cr2O3-kalvon korroosionkestävyyttä varten. | Korkea Cr lisää kuumahalkeiluriskiä; Cr-karbidi (Cr23C6) sade aiheuttaa herkistymistä, jos C > 0.03%. |
| Nikkeli (Sisä-, 0–25 %) | Vakauttaa austeniitin (parantaa taipuisuutta, sitkeys). | Korkea Ni (>20%, ESIM., 310S) lisää kuumahalkeiluriskiä; alhainen Ni ferriittisissä aineissa vähentää HAZ:n taipuisuutta. |
| Molybdeini (MO, 0–6 %) | Parantaa pistesyöpymisvastusta (nostaa PREN-arvoja). | Ei suoria hitsausongelmia; säilyttää korroosionkestävyyden, jos lämmön syöttöä ohjataan. |
| Hiili (C, 0.01–1,2 %) | Vahvistaa martensiittisia teräksiä; vaikuttaa herkistymiseen. | >0.03% austeniittisessa → karbidisaostuksessa ja rakeidenvälisessä korroosiossa; >0.1% martensiittinen → kylmähalkeiluriski. |
| Titaani (-) / Niobium (Huom) | Muodostaa stabiilia TiC/NbC:tä Cr23C6:n sijaan, ehkäisee herkistymistä. | Parantaa stabiloitujen laatujen hitsattavuutta (ESIM., 321, 347); vähentää HAZ:n hajoamista. |
| Typpi (N, 0.01–0,25 %) | Vahvistaa austeniitti- ja dupleksifaasia; lisää pistesyöpymisvastusta. | Auttaa hallitsemaan ferriittitasapainoa kaksipuolisissa hitsauksissa; ylimääräinen N (>0.25%) voi aiheuttaa huokoisuutta. |
Kristallirakenteet ja niiden vaikutus
- Austeniitit (FCC): Korkea sitkeys, hyvä sitkeys, ja erinomainen hitsaus. Kuitenkin, täysin austeniittiset koostumukset ovat alttiita kuuma halkeilu alhaisen jähmettymisalueensa vuoksi.
- Ferriitti (BCC): Hyvä kuumahalkeilun kestävyys, mutta rajoitettu sitkeys ja sitkeys lämpövaikutusalueella (Hass). Hitsauksen aikana tapahtuva rakeiden kasvu voi haurauttaa ferriittisiä teräksiä.
- Martensiitti (Bct): Erittäin kova ja hauras, varsinkin jos hiiltä on paljon. Hitsaus aiheuttaa halkeamia, ellei esilämmitystä ja hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä käytetä.
- Dupleksi (sekoitettu FCC + BCC): Ferriitin ja austeniitin yhdistelmä tarjoaa sekä lujuutta että korroosionkestävyyttä, mutta tarkka lämmöntuontiohjaus on kriittistä ~50/50 vaihetasapainon ylläpitämiseksi.
4. Austeniittisten ruostumattomien terästen hitsattavuus (300 Sarja)
Austeniittiset ruostumattomat teräkset - erityisesti 300 sarja (304, 304Lens, 316, 316Lens, 321, 347)-ovat yleisimmin käytettyjä ruostumattomia teräksiä niiden vuoksi Erinomainen korroosionkestävyys, taipuisuus, ja sitkeys.
Ne ovat yleensä hitsattavin ruostumaton tuoteperhe, selittää niiden laajaa käyttöä elintarvikekäsittely, kemialliset tehtaat, öljy & kaasu, meren-, ja kryogeeniset sovellukset.
Kuitenkin, niiden täysin austeniittista kiderakennetta ja korkea lämpölaajeneminen tuo mukanaan erityisiä hitsaushaasteita, jotka vaativat huolellista valvontaa.
Keskeiset hitsaushaasteet
| Haaste | Selitys | Lieventämisstrategiat |
| Kuuma halkeilu | Täysin austeniittista jähmettymistä (A-tila) luo alttiutta jähmettymishalkeilulle hitsimetallissa. | Käytä täyteaineita, joissa on pieni ferriittipitoisuus (ER308L, ER316L); ohjata hitsausaltaan jähmettymisnopeutta. |
| Herkistyminen (Karbidin sademäärä) | Cr23C₆ muodostuu raerajoille välillä 450–850 °C, jos hiiltä >0.03%, korroosionkestävyyden vähentäminen. | Käytä vähähiilisiä laatuja (304Lens, 316Lens) tai vakiintuneet arvosanat (321, 347); rajalämpötila ≤150–200 °C. |
| Vääristymä & Jäännöstressi | Austeniittiset teräkset laajenevat ~50 % enemmän kuin hiiliteräkset; alhainen lämmönjohtavuus keskittää lämmön. | Tasapainoiset hitsaussarjat, oikea kiinnitys, alhainen lämmöntuotto. |
| Huokoisuus | Typen imeytyminen tai kontaminaatio hitsausaltaassa voi muodostaa kaasutaskuja. | Erittäin puhtaat suojakaasut (Ar, Ar + O₂); estää N2-kontaminaation. |
Hitsaustarvikkeet & Täyteaineen valinta
- Tavalliset täytemetallit: ER308L (hintaan 304/304L), ER316L (hintaan 316/316L), ER347 (puolesta 321/347).
- Ferriittitasapaino: Ihanteellinen FN (ferriittinumero) hitsausmetallissa: 3–10 kuumahalkeilun vähentämiseksi.
- Suojakaasut: Argon, tai Ar + 1-2 % O₂; Ar + Seokset parantavat tunkeutumista paksummissa osissa.
Hitsausprosessin soveltuvuus
| Käsitellä | Sopivuus | Muistiinpanot |
| Gtaw (Tig) | Erinomainen | Tarkka ohjaus; ihanteellinen ohuille seinille tai kriittisille liitoksille. |
| Juontaa (MINULLE) | Erittäin hyvä | Korkeampi tuottavuus; vaatii hyvän suojauksen hallinnan. |
| Smaw (Tarttua) | Hyvä | Monipuolinen; Käytä matala-vetyelektrodeja. |
| Viiva | Hyvä | Tuottava paksuille osille; vaatii huolellisen kuonanpoiston. |
| Laser/EB | Erinomainen | Matala vääristymä, tarkkuus; käytetään edistyneillä teollisuudenaloilla. |
5. Ferriittisten ruostumattomien terästen hitsattavuus (400 Sarja)
Ferriittiset ruostumattomat teräkset, ensisijaisesti 400 sarjan arvosanat kuten 409, 430, ja 446, on tunnusomaista a vartalokeskeinen kuutio (BCC) kristallirakenne.
Niitä käytetään laajasti autojen pakojärjestelmät, koristeelliset arkkitehtoniset komponentit, ja teollisuuslaitteet heidän takiaan kohtalainen korroosionkestävyys, magneettiset ominaisuudet, ja alhaisemmat kustannukset verrattuna austeniittisiin laatuihin.
Vaikka ferriittiset ruostumattomat teräkset voidaan hitsata, niiden hitsattavuus on rajallisempi verrattuna austeniittisiin laatuihin.
Yhdistelmä alhainen sitkeys, korkea lämpölaajeneminen, ja karkeajyväkasvu lämpövaikutusalueella (Hass) tuo mukanaan erityisiä haasteita.
Keskeiset hitsaushaasteet
| Haaste | Selitys | Lieventämisstrategiat |
| Haureus / Matala sitkeys | Ferriittiset teräkset ovat luonnostaan vähemmän sitkeitä; HAZ voi haurastua jyvien kasvun vuoksi. | Rajoita lämmöntuottoa, käytä ohuita osia tai ajoittaista hitsausta; vältä nopeaa jäähtymistä. |
| Vääristymä / Terminen stressi | Lämpölaajenemiskerroin ~10–12 µm/m·°C; alhaisempi kuin austeniittinen, mutta silti merkittävä. | Esitaivutus, oikea kiinnitys, ja ohjattu hitsausjärjestys. |
| Halkeilu (Kylmä / Vetyavusteinen) | Martensiitin kaltaisia rakenteita voi muodostua joissakin korkean C:n ferriitteissä; kosteudesta tuleva vety voi aiheuttaa halkeilua. | Esilämmitä (150-200 °C) paksummille osille; käytä kuivia elektrodeja ja asianmukaisia suojakaasuja. |
| Pienempi korroosionkestävyys HAZ:ssa | Raekarkeneminen ja seosaineiden ehtyminen voivat paikallisesti vähentää korroosionkestävyyttä. | Minimoi lämmöntuotto ja vältä hitsauksen jälkeistä altistumista herkistymislämpötila-alueille (450-850 °C). |
Hitsaustarvikkeet & Täyteaineen valinta
- Tavalliset täytemetallit: ER409L varten 409, ER430L varten 430.
- Täyteaineen valinta: Yhdistä perusmetalli, jotta vältetään liiallinen ferriitin tai metallien välinen muodostuminen hitsissä.
- Suojakaasut: Argon tai Ar + 2% O₂ kaasuvolframikaarihitsaukseen (Gtaw) tai kaasumetallikaarihitsaus (Juontaa).
Hitsausprosessin soveltuvuus
| Käsitellä | Sopivuus | Muistiinpanot |
| Gtaw (Tig) | Erittäin hyvä | Tarkka lämmönsäätö, ihanteellinen ohuille osille. |
| Juontaa (MINULLE) | Hyvä | Sopii tuotantoon; vaatii suojakaasun optimoinnin. |
| Smaw (Tarttua) | Kohtuullinen | Käytä vähävetyisiä elektrodeja; HAZ-haurastumisen riski. |
| Viiva / Laser | Rajoitettu | Saattaa vaatia esilämmityksen; halkeamisvaara paksummissa osissa. |
6. Martensiittisten ruostumattomien terästen hitsattavuus (400 Sarja)
Martensiittiset ruostumattomat teräkset, yleisesti 410, 420, 431, are korkea lujuus, karkaistuvat seokset ominaista korkea hiilipitoisuus ja vartalokeskeinen tetragonaali (Bct) martensiittista rakennetta.
Näitä teräksiä käytetään laajalti mm turbiiniterät, pumpun akselit, Ruokailuvälineet, venttiilikomponentit, ja ilmailun osat, joissa lujuus ja kulutuskestävyys ovat kriittisiä.
Martensiittiset ruostumattomat teräkset ovat hitsaus on pidetty haastavana heidän takiaan taipumus muodostaa kovaa, hauraita mikrorakenteita lämmön vaikutuksen alaisuudessa (Hass), mikä lisää riskiä kylmähalkeilu ja vähentynyt sitkeys.
Keskeiset hitsaushaasteet
| Haaste | Selitys | Lieventämisstrategiat |
| Kylmä halkeilu / Vetyavusteinen krakkaus | Kovat martensiittimuodot HAZ:ssa, herkkä halkeilemaan, jos läsnä on vetyä. | Esilämmitä 150-300 °C; Käytä matala-vetyelektrodeja; ohjaa passien välistä lämpötilaa. |
| Kovuus HAZ:ssa | Nopea jäähdytys tuottaa korkean kovuuden (HV > 400), johtaa haurauteen. | Hitsauksen jälkeinen karkaisu 550–650 °C:ssa muovattavuuden palauttamiseksi ja kovuuden vähentämiseksi. |
| Vääristymä & Jäännöstressi | Suuri lämpölaajeneminen ja nopea vaihemuutos aiheuttavat jäännösjännitystä. | Oikea kiinnitys, tasapainoiset hitsaussarjat, ja säädettävä lämmöntuotto. |
| Korroosioherkkyys | HAZ:n korroosionkestävyys saattaa heikentyä, erityisesti märissä tai kloridipitoisissa ympäristöissä. | Valitse korroosionkestäviä martensiittisia laatuja; vältä herkistymislämpötila-aluetta. |
Hitsaustarvikkeet & Täyteaineen valinta
- Tavalliset täytemetallit: ER410, ER420, ER431, sovitettu epäjaloiseen metalliluokkaan.
- Esilämmitys ja välilasku: 150–300 °C paksuudesta ja hiilipitoisuudesta riippuen.
- Suojakaasut: Argon tai Ar + 2% Hän GTAW:lle; kuiva, vähävetyiset elektrodit SMAW:lle.
Hitsausprosessin soveltuvuus
| Käsitellä | Sopivuus | Muistiinpanot |
| Gtaw (Tig) | Erittäin hyvä | Tarkka ohjaus; suositellaan kriittisille tai ohuille komponenteille. |
| Juontaa (MINULLE) | Kohtuullinen | Vaatii alhaisen lämmöntuoton; paksummissa osissa saattaa olla tarpeen esilämmittää. |
| Smaw (Tarttua) | Kohtuullinen | Käytä vähävetyisiä elektrodeja; ylläpitää esilämmitystä. |
| Laser / EB-hitsaus | Erinomainen | Paikallinen lämmitys vähentää HAZ-kokoa ja halkeiluriskiä. |
Suorituskykyä koskevat huomiot hitsauksen jälkeen
| Suorituskyky | Havainnot oikean hitsauksen jälkeen | Käytännön vaikutukset |
| Mekaaninen lujuus | Hitsaukset voivat vastata perusmetallin vetolujuutta hitsin jälkeisen karkaisun jälkeen; kuten hitsattu HAZ voi olla kovuutta >400 HV. | Komponentit saavuttavat vaaditun lujuuden ja kulutuskestävyyden jälkikarkaisussa; Vältä kuormitusta välittömästi hitsauksen jälkeen. |
| Taipuisuus & Sitkeys | HAZ-hitsauksessa hieman pienempi; palautettu karkaisun jälkeen. | Kriittinen iskuherkille osille, kuten pumpun akseleille ja venttiileille. |
| Korroosionkestävyys | Vähennetään paikallisesti HAZ:ssa, jos sitä ei ole karkaistu kunnolla; yleensä kohtalainen martensiittiluokille. | Soveltuu matalasta kohtalaiseen korroosioympäristöihin; käytä tarvittaessa suojapinnoitteita. |
| Käyttöikä & Kestävyys | Hitsauksen jälkeinen karkaisu varmistaa pitkäaikaisen vakauden; karkaisemattomat hitsit voivat halkeilla jännityksen tai syklisen kuormituksen vaikutuksesta. | Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely on pakollinen turvallisuuden kannalta kriittisille komponenteille. |
7. Ruostumattomien duplex-terästen hitsattavuus (2000 Sarja)
Duplex ruostumattomat teräkset (DSS), yleisesti kutsutaan nimellä 2000 sarja (ESIM., 2205, 2507), are kaksivaiheiset seokset sisältää noin 50% austeniitti ja 50% ferriitti.
Tämä yhdistelmä tarjoaa voimakkuus, Erinomainen korroosionkestävyys, ja hyvä sitkeys, tekee niistä ihanteellisia kemiallinen prosessointi, offshore-öljyä & kaasu, suolanpoistolaitokset, ja merisovellukset.
Duplex-teräkset tarjoavat merkittäviä etuja austeniittisiin tai ferriittisiin laatuihin verrattuna, niiden hitsattavuus on herkempi tarpeen vuoksi ylläpitää tasapainoista ferriitti-austeniittisuhdetta ja välttää muodostumista metallien väliset faasit (sigma, chi, tai krominitridejä).
Keskeiset hitsaushaasteet
| Haaste | Selitys | Lieventämisstrategiat |
| Ferriitti-austeniitti epätasapaino | Ylimääräinen ferriitti vähentää sitkeyttä; ylimääräinen austeniitti vähentää korroosionkestävyyttä. | Säädä lämmöntuottoa ja välilämpötilaa; Valitse sopiva täytemetalli sopivalla duplex-koostumuksella. |
| Intermetallinen faasin muodostuminen | Sigma- tai chi-faasit voivat muodostua 600–1000 °C:ssa, aiheuttaa haurautta ja heikentää korroosionkestävyyttä. | Minimoi lämmöntuotto ja jäähdytysajat; välttää useita uudelleenlämmityksiä; nopea hitsauksen jälkeinen jäähdytys. |
| Kuumakrakkaus hitsausmetallissa | Duplex-teräkset jähmettyvät pääasiassa ferriitiksi; pieniä määriä austeniittia tarvitaan estämään halkeilua. | Käytä kaksipuoleiseen hitsaukseen suunniteltuja lisäainemetalleja (ERNiCrMo-3 tai vastaava); ylläpitää ferriittilukua (FN) 30–50. |
| Vääristymä & Jäännöstressi | Kohtalainen lämpölaajeneminen; alhainen johtavuus keskittää lämmön hitsausalueelle. | Oikea kiinnitys ja tasapainotettu hitsausjärjestys; kulkulämpötila ≤150–250 °C. |
Hitsaustarvikkeet & Täyteaineen valinta
- Tavalliset täytemetallit: ER2209, ER2594, tai duplex-yhteensopivat täyteaineet.
- Ferriitti numero (FN) hallinta: FN 30–50 hitsausmetallia optimaalisen sitkeyden ja korroosionkestävyyden saavuttamiseksi.
- Suojakaasut: Puhdasta argonia GTAW:lle; Ar + pieniä N2-lisäyksiä (0.1–0,2 %) voidaan käyttää austeniitin stabilointiin.
Hitsausprosessin soveltuvuus
| Käsitellä | Sopivuus | Muistiinpanot |
| Gtaw (Tig) | Erinomainen | Korkea lämmönsyötön ja vaihetasapainon säätö; mieluiten kriittisiin putkiin ja astioihin. |
| Juontaa (MINULLE) | Erittäin hyvä | Sopii tuotantoon; ohjaa hitsausnopeutta ja välilämpötilaa huolellisesti. |
| Smaw (Tarttua) | Kohtuullinen | Alhainen tuottavuus; vaatii duplex-yhteensopivia matalavetyisiä elektrodeja. |
| Laser / EB-hitsaus | Erinomainen | Paikallinen lämmitys minimoi vaaratilanteen; säilyttää ferriitti-austeniittitasapainon. |
Suorituskykyä koskevat huomiot hitsauksen jälkeen
| Suorituskyky | Havainnot oikean hitsauksen jälkeen | Käytännön vaikutukset |
| Mekaaninen lujuus | Hitsausmetallin vetolujuus on tyypillisesti 620–720 MPa; HAZ hieman pienempi, mutta 90–95 % perusmetallista. | Mahdollistaa käytön korkeapaineputkistoissa ja rakennesovelluksissa; säilyttää ylivoimaisen lujuuden austeniittisiin teräksiin verrattuna. |
| Taipuisuus & Sitkeys | Hyvä, vaikuttaa sitkeyteen >100 J huoneenlämmössä, jos ferriittipitoisuutta valvotaan. | Soveltuu offshore- ja kemiantehdasympäristöihin; välttää hauraan vian HAZ:ssa. |
| Korroosionkestävyys | Piste- ja rakokorroosionkestävyys vertailukelpoinen perusmetalliin (PREN 35-40 hintaan 2205, 2507). | Luotettava kloridipitoisissa ja happamissa ympäristöissä; takaa pitkän käyttöiän. |
| Käyttöikä & Kestävyys | Oikein hitsatut duplex-liitokset kestävät rakeiden välistä korroosiota ja jännityskorroosiohalkeilua. | Korkea luotettavuus kriittisiin offshore-kohteisiin, kemikaali-, ja suolanpoistosovellukset. |
8. Saostuman hitsattavuus (PHE) Ruostumattomat teräkset
Sadekarkaisut ruostumattomat teräkset, kuten 17-4 PHE, 15-5 PHE, ja 13-8 MO, are martensiittiset tai puoliausteniittiset seokset vahvistetaan sekundaarifaasien hallitulla saostuksella (ESIM., kupari, niobium, tai titaaniyhdisteitä).
Ne yhdistyvät voimakkuus, kohtalainen korroosionkestävyys, ja erinomainen sitkeys, tekee niistä ihanteellisia ilmailu-, puolustus, kemikaali-, ja korkean suorituskyvyn mekaaniset sovellukset.
PH ruostumattomien terästen hitsaus esittelee ainutlaatuisia haasteita, kuin lämpökierto häiritsee saostumiskovettumismekanismia, mahdollisesti johtaa pehmeneminen lämmön vaikutusalueella (Hass) tai hitsimetallin lujuuden menetys.
Keskeiset hitsaushaasteet
| Haaste | Selitys | Lieventämisstrategiat |
| HAZ-pehmennys | Saostuu (ESIM., Cu, Huom) liukenee hitsauksen aikana, vähentää kovuutta ja lujuutta paikallisesti. | Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (ratkaisu + ikääntyminen) mekaanisten ominaisuuksien palauttamiseksi. |
| Kylmä halkeilu | Martensiittinen rakenne HAZ:ssa voi olla kovaa ja hauras; hitsauksesta aiheutuvat jäännösjännitykset pahentavat halkeilua. | Esilämmitä 150-250 °C; matalavetyiset elektrodit; ohjattu välilämpötila. |
| Vääristymä & Jäännöstressi | Kohtalainen lämpölaajeneminen; lämpösyklit voivat aiheuttaa vääntymistä ja jäännösjännitystä ohuissa osissa. | Oikea kiinnitys, alhainen lämmöntuotto, tasapainoinen hitsaussarja. |
| Korroosionkestävyyden vähentäminen | Paikallinen pehmeneminen ja muuttunut sademäärä voivat heikentää korroosionkestävyyttä, erityisesti ikääntyneillä tai yli-ikääntyneillä alueilla. | Käytä liuoskäsittelyä hitsauksen jälkeen; ohjata hitsauslämmön syöttöä. |
Hitsaustarvikkeet & Täyteaineen valinta
- Täytemetallit: Yhdistetty perusmetalliin (ESIM., ER630 varten 17-4 PHE).
- Esilämmitys ja välilämpötila: 150–250 °C paksuudesta ja laadusta riippuen.
- Suojakaasut: Argon tai Ar + Hän sekoittuu GTAW:hen; kuiva, vähävetyiset elektrodit SMAW:lle.
Hitsausprosessin soveltuvuus
| Käsitellä | Sopivuus | Muistiinpanot |
| Gtaw (Tig) | Erinomainen | Tarkka lämmönsäätö; ihanteellinen ohuelle osalle, kriittinen, tai ilmailun komponentteja. |
| Juontaa (MINULLE) | Erittäin hyvä | Korkeampi tuottavuus; vaaditaan huolellista lämmönsyötön hallintaa. |
| Smaw (Tarttua) | Kohtuullinen | Vaatii vähävetyisiä elektrodeja; rajoitettu ohuille osille. |
| Laser / EB-hitsaus | Erinomainen | Minimoi HAZ-leveyden ja lämpövaikutuksen; säilyttää perusmetallin mikrorakenteen. |
Esimerkki hitsauksen jälkeisistä tiedoista:
| Luokka | Hitsausprosessi | Vetolujuus (MPA) | Kovuus (HRC) | Muistiinpanot |
| 17-4 PHE | Gtaw | 1150 (pohja: 1180) | 30–32 | Hitsauksen jälkeinen vanhentaminen pakollinen; HAZ-pehmennys palautettu. |
| 15-5 PHE | Juontaa | 1120 (pohja: 1150) | 28–31 | Korkea sitkeys ja korroosionkestävyys säilyvät vanhenemisen jälkeen. |
| 13-8 MO | Gtaw | 1200 (pohja: 1220) | 32–34 | Vahvat ilmailukomponentit; ohjattu hitsaus kriittinen. |
9. Vertaileva hitsattavuuden yhteenveto
| Näkökohta | Austeniittinen (300 Sarja) | Ferriittinen (400 Sarja) | Martensiittinen (400 Sarja) | Dupleksi (2000 Sarja) | Sade-kovettuminen (PHE) |
| Edustavat arvosanat | 304, 304Lens, 316, 316Lens, 321, 347 | 409, 430, 446 | 410, 420, 431 | 2205, 2507 | 17-4 PHE, 15-5 PHE, 13-8 MO |
| Mekaaninen hitsattavuus | Erinomainen; HAZ säilyttää sitkeyden | Kohtuullinen; pienempi sitkeys, HAZ voi olla hauras | Kohtuullinen; suuri kylmähalkeiluriski | Hyvä; vahvuus säilyy tyypillisesti | Kohtalainen tai haastava; HAZ-pehmennys |
| Korroosionkestävyys jälkihitsauksen jälkeen | Erinomainen; vähähiiliset/stabiloidut lajikkeet estävät herkistymisen | Hyvä; voidaan paikallisesti vähentää, jos lämmöntuotto on liian suuri | Kohtuullinen; voidaan paikallisesti vähentää HAZ:ssa | Erinomainen; ylläpitää ferriitti-austeniittitasapainoa | Kohtuullinen; kunnostettu hitsauksen jälkeisen lämpökäsittelyn jälkeen |
| Hitsattavuuden haasteet | Kuuma halkeilu, vääristymä, huokoisuus | Viljojen karkeus, halkeilu, HAZ hauraus | Kova martensiitti HAZ, kylmä halkeilu | Ferriitti/austeniitti epätasapaino, metallien välisen faasin muodostuminen | HAZ-pehmennys, jäännöstressi, vähentynyt sitkeys |
| Tyypillisiä huomioita hitsauksen jälkeen | Minimaalinen esilämmitys; alhainen välilämpötila; valinnainen liuoshehkutus | Esilämmitä paksuja osia varten; ohjattu lämmöntuotto | Esilämmitä ja vähävetyiset elektrodit; pakollinen hitsauksen jälkeinen karkaisu | Lämmöntuoton ohjaus; läpikulku ≤150–250 °C; täyteainevalinta | Esilämmitä, matalavetyiset elektrodit, pakollinen jälkihitsausratkaisu + ikääntyminen |
| Sovellukset | Ruoka, lääke, kemialliset tehtaat, meren-, Kryogeeni | Autojen pakoputket, arkkitehtoniset paneelit, korkean lämpötilan teolliset komponentit | Venttiilin komponentit, akselit, pumppaa osia, ilmailu- | Merellä, kemialliset tehtaat, suolanpoisto, meren- | Ilmailu-, puolustus, korkean suorituskyvyn pumput, kirurgiset instrumentit |
Tärkeimmät havainnot:
- Austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat anteeksiantavimmat, tarjous erinomainen hitsattavuus minimaalisilla varotoimenpiteillä.
- Ferriittiset arvot ovat herkempiä haurautta ja jyvien kasvua, vaatii huolellista lämmönsyötön hallintaa.
- Martensiittiset teräkset tarve esilämmitys ja hitsauksen jälkeinen karkaisu estämään kylmähalkeilua ja palauttamaan sitkeys.
- Duplex-teräkset vaatia tarkka vaiheohjaus ferriittipitoisten tai hauraiden hitsien välttämiseksi samalla kun säilytetään korroosionkestävyys.
- PH ruostumattomat teräkset täytyy käydä läpi hitsausliuoskäsittely ja vanhentaminen palauttamaan lujuus ja kovuus.
10. Johtopäätös
Ruostumattoman teräksen hitsattavuus kattaa laajan spektrin erittäin hitsattavista austeniittisista teräksistä haastaviin martensiittisiin ja PH-teräksiin.
Kun taas useimmat lajikkeet voidaan hitsata onnistuneesti, menestys riippuu ymmärtämisestä metallurginen käyttäytyminen, soveltamalla sopivat hitsausmenetelmät, ja suorittaa tarpeellista pre- tai hitsauksen jälkeiset lämpökäsittelyt.
Insinööreille ja valmistajille, hitsattavuus ei ole vain liittämistä vaan korroosionkestävyyden säilyttämistä, vahvuus, ja käyttöikä.
Huolellinen täyteaineen valinta, lämmönsyötön hallinta, ja ohjeiden noudattaminen varmistavat, että ruostumattomasta teräksestä valmistetut komponentit täyttävät sekä suunnittelu- että elinkaariodotukset.
Faqit
Miksi 316L on hitsattavampi kuin? 316 ruostumaton teräs?
316L:n hiilipitoisuus on pienempi (C ≤0,03 % vs. C ≤ 0,08 % 316), mikä vähentää merkittävästi herkistymisriskiä.
Hitsauksen aikana, 316korkeampi hiili muodostaa Cr23C6-karbideja raerajoilla (heikentävä Cr), mikä johtaa rakeiden väliseen korroosioon.
316L:n alhainen hiilidioksidipitoisuus estää tämän, kanssa a 95% läpäisyaste ASTM A262 IGC -testauksessa vs. 50% puolesta 316.
Tarvitsevatko ferriittiset ruostumattomat teräkset esilämmitystä??
Ei – ferriittiset ruostumattomat teräkset (409, 430) on alhainen hiilipitoisuus, joten esilämmitystä ei tarvita kylmähalkeilun estämiseksi.
Kuitenkin, hitsin jälkeinen hehkutus (700-800°C) on suositeltavaa kiteyttää suuret HAZ-jyvät, palauttaa sitkeyden ja sitkeyden (lisää iskuenergiaa 40-50 %).
Voi 17-4 PH ruostumaton teräs hitsataan ilman hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä?
Teknisesti kyllä, mutta HAZ pehmenee huomattavasti (vetolujuus laskee 1,150 MPa 750 MPa H900 temperille).
Kantaviin sovelluksiin (ESIM., ilmailun kiinnikkeet), hitsin jälkeinen liuoshehkutus (1,050° C) + uudelleen ikääntymistä (480° C) on pakollinen kuparisakkojen uudistamiseksi, palauttaminen 95% perusmetallin lujuudesta.
Mikä hitsausprosessi on paras ohuelle austeniittiselle ruostumattomalle teräkselle (1–3 mm)?
Gtaw (Tig) on ihanteellinen – sen alhainen lämmöntuotto (0.5–1,5 kJ/mm) minimoi HAZ-koon ja herkistymisriskin, kun taas sen tarkka kaariohjaus tuottaa korkealaatuista, matalahuokoiset hitsit.
Käytä 1–2 mm:n volframielektrodia, argon suojakaasu (99.99% puhdas), ja ajonopeus 100–150 mm/min optimaalisen tuloksen saavuttamiseksi.
