Nội dung chính
ĐỘ BỀN CỦA THÉP KHÔNG GỈ
Độ bền của thép không gỉ
- Được biết đến với khả năng chống ăn mòn và phạm vi sử dụng rộng rãi trong xử lý thực phẩm, dao kéo và nhiều ứng dụng khác, thép không gỉ là một trong những kim loại phổ biến nhất được sử dụng hiện nay. Hàng chục biến thể hợp kim làm cho hàn thép không gỉ phức tạp hơn hàn thép carbon truyền thống. Tuy nhiên, trong khi các hợp kim không gỉ từng được coi là một thách thức lớn đối với mối hàn, thì ngày nay chúng được mô tả là khác biệt với các loại khác nhau, trái ngược với các loại máy hàn khó khăn trong số hầu hết các thợ hàn.
- Thép không gỉ là thép hợp kim cao chứa tối thiểu 10,5% crôm. Ngoài ra, chúng thường được hợp kim với các yếu tố khác để cải thiện khả năng chịu nhiệt, tính chất cơ học và đặc tính chế tạo. Các yếu tố hợp kim này cũng sửa đổi và ảnh hưởng đến khả năng hàn của thép không gỉ.
- Để hàn thành công không gỉ, điều quan trọng là phải biết các loại không gỉ và tính chất của chúng. Chúng được chia thành năm loại chính: ferritic, martensitic, làm cứng kết tủa, song công và austenitic.
CÁC LOẠI THÉP KHÔNG GỈ và ĐỘ BÊN CỦA THÉP KHÔNG GỈ
Austenitic
Chúng tôi mang theo: 301, 302, 303, 304, 316, 321, 347, N50 và N60
Độ bền của thép không gỉ này có khả năng chống ăn mòn cao, mạnh mẽ và có hình dạng cao. Nhưng cũng dễ bị căng thẳng nứt. Đây được coi là dễ hàn nhất của thép không gỉ. Không cần xử lý nhiệt trước hoặc sau hàn.
Hợp kim Austenitic thường được hàn với chất độn có thành phần phù hợp với vật liệu cơ bản. Có một vài ngoại lệ mặc dù; Chất độn 308 được sử dụng cho hợp kim 302 và 304 và loại chất độn 347 được sử dụng cho 321.
Ferritic
Chúng tôi mang theo: 430
Tất cả các hợp kim ferritic đều thuộc họ 400, nhưng không phải tất cả 400 đều là ferritic. Chúng có độ dẻo thấp hơn, giòn hơn, dễ bị nứt nóng và có khả năng chống ăn mòn thấp hơn so với các lớp austenitic. Nhưng họ cung cấp khả năng chống ăn mòn ứng suất cao hơn. Loại này thường được coi là có khả năng hàn kém vì ở nhiệt độ cao, nó trải qua quá trình phát triển hạt nhanh. Điều này dẫn đến các khu vực bị ảnh hưởng bởi giòn, nhiệt.
Nếu hợp kim ferritic đang được hàn, nó nằm trong các phần dày dưới 6 mm. Bất kỳ mất độ dẻo dai là không đáng kể trong một mảnh mà mỏng. Khi hàn không gỉ ferritic, nên sử dụng kim loại phụ phù hợp hoặc vượt quá mức crôm của hợp kim cơ sở. 409 và 430 thường được sử dụng làm chất độn, và các loại austenitic 309 và 312 cho các khớp không giống nhau.
Martensitic
Chúng tôi mang theo: 410, 420, 440
Sê-ri 400 và 500 tạo thành các lớp martensitic. Các hợp kim này có độ bền cao hơn, chống mài mòn và chống mỏi hơn so với các lớp austenitic và ferritic. Nhưng chúng ít chống ăn mòn. Lớp này trở nên cứng và giòn khi làm mát, làm cho nó trở thành một vật liệu tuyệt vời để chống mài mòn nhưng khó hàn hơn vì nó có xu hướng hàn vết nứt khi làm mát.
Tuy nhiên, không gỉ martensitic có thể được hàn với các biện pháp phòng ngừa cẩn thận. Các kim loại phụ nói chung phải phù hợp với hàm lượng crôm và carbon của kim loại martensitic cơ bản. Chất độn loại 410 được sử dụng để hàn các loại thép 402, 410, 414 và 420. Các loại Austenitic 308, 309 và 310 cũng được sử dụng để hàn thép martensitic cho chính chúng hoặc các kim loại khác nhau.
Làm cứng kết tủa
Chúng tôi mang theo: 455, 13-8, 15-5, 17-4
Thép không gỉ làm cứng kết tủa có chứa cả crôm và niken. Những kim loại này cung cấp một sự kết hợp của các thuộc tính của lớp martensitic và austenitic. Chúng có thể được làm cứng thông qua xử lý nhiệt đến mức tương đương với thép Martensitic trong khi cũng có khả năng chống ăn mòn như thép austenitic.
Thép PH có thể được hàn dễ dàng bằng cách sử dụng các quy trình tương tự như đối với thép không gỉ 300-series. Lớp 17-4 thường được hàn bằng chất độn 17-7 và có thể được hàn mà không cần gia nhiệt trước. Cũng như nhiều hợp kim khác, việc đạt được các tính chất cơ học tương tự trong mối hàn như trong vật liệu gốc là khó khăn đối với thép PH. Ngay cả khi sử dụng một chất làm đầy phù hợp, nó đòi hỏi một số chuẩn bị cẩn thận. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể được sử dụng để giúp mối hàn đạt được sự tương đồng gần gũi với kim loại gốc.
Thép không gỉ duplex
Thép không gỉ duplex chúng có cấu trúc hai pha. Nó chứa các hạt của thép không gỉ ferritic và austenitic. Những loại thép này có độ dẻo và độ dẻo tốt hơn đáng kể so với các loại ferritic. Tuy nhiên, họ không đạt được các giá trị tuyệt vời của các lớp austenitic. Nhưng chúng có chung khả năng chống ăn mòn tương đương với thép austenit.
Thép duplex hiện đại có thể dễ dàng hàn. Nhưng thủ tục để duy trì phạm vi đầu vào nhiệt phải được tuân thủ nghiêm ngặt. Do thành phần hóa học phức tạp của vật liệu, quá nhiều nhiệt cũng ảnh hưởng xấu đến thép không gỉ song. Tương tự như vậy, việc chọn kim loại phụ sẽ khó khăn hơn một chút. Nhiều loại kim loại cơ bản không gỉ song công không có sẵn dưới dạng kim loại phụ do thực tế là kim loại phụ làm nguội nhanh hơn nhiều so với kim loại cơ bản.
CHUẨN BỊ HÀN
Như trong bất kỳ loại hàn, điều quan trọng là phải làm sạch thép không gỉ trước khi hàn nó. Những gì bạn có thể không nhận ra là mối hàn không nhạy cảm như thế nào với sự hiện diện của bất kỳ thép carbon. Hãy chắc chắn rằng bất kỳ công cụ bạn sử dụng để làm sạch không gỉ của bạn chỉ được sử dụng để làm sạch thép không gỉ. Ví dụ: nếu bạn sử dụng bàn chải bằng thép không gỉ để làm sạch thép carbon, đừng sử dụng lại nó trên bất kỳ loại thép không gỉ nào. Điều tương tự cũng đúng với búa và kẹp không gỉ.
Một lượng nhỏ thép carbon có thể chuyển sang không gỉ, khiến nó bị rỉ sét. Tương tự, mài thép carbon gần với thép không gỉ có thể dẫn đến các vấn đề. Bụi thép carbon lơ lửng trong không khí có thể rơi xuống thép không gỉ gần đó và dẫn đến rỉ sét. Đây là lý do tại sao nên tách riêng khu vực làm việc bằng thép carbon và thép không gỉ.
QUY TRÌNH
Quy trình hàn thép không gỉ không khác nhiều so với hàn thép nhẹ. Hầu hết tất cả các thép không gỉ có thể được tham gia thông qua các loại hàn. Để giúp bạn tìm ra sản phẩm tốt nhất cho vật liệu của mình, đây là bảng phân tích xếp hạng về khả năng hàn của thép không gỉ và các đặc tính chế tạo khác cho từng loại thép không gỉ.
KHIẾM KHUYẾT HÀN KHÔNG GỈ PHỔ BIẾN
Hiểu các khuyết tật phổ biến khi hàn là bước đầu tiên để ngăn chặn chúng. Hàn thép không gỉ không khác nhiều so với yêu cầu trong hàn thép carbon tiêu chuẩn, với một vài ngoại lệ. Đầu tiên, bạn phải thực hiện việc chăm sóc và kiểm soát nhiều hơn đối với việc làm nóng và làm mát thép không gỉ. Thứ hai, điều quan trọng là phải kết hợp đúng các kim loại phụ với vật liệu được hàn.
Nứt
Sự không hoàn hảo hàn phổ biến nhất cho thép không gỉ là nứt. Ngay cả với thép không gỉ austenit, loại thép dễ hàn nhất trong tất cả các loại thép không gỉ, có nguy cơ bị nứt. Điều này là do thép austenit thiếu ferrite, hòa tan các tạp chất có hại dẫn đến các vết nứt. Để ngăn ngừa nứt trong các kim loại này, đặc biệt là đối với các cấu trúc austenit hoàn toàn, việc lựa chọn chất độn có chứa ferrite rất được khuyến khích.
Mặt khác, thép không gỉ Ferritic có thể bị nứt trong quá trình hàn do quá trình tạo hạt quá mức dẫn đến độ bền kém trong khu vực bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Khi hàn các phần mỏng, không có biện pháp phòng ngừa đặc biệt là cần thiết. Tuy nhiên, trong vật liệu dày hơn hoặc các khớp bị hạn chế cao, sử dụng đầu vào nhiệt thấp có thể giảm thiểu kích thước của vùng hạt thô và giảm thiểu độ nhạy cảm với vết nứt. Tương tự như vậy, sử dụng chất độn austenitic có thể giúp tạo ra kim loại hàn cứng hơn.
Thép Martensitic rất dễ bị nứt lạnh do hydro, cũng có kinh nghiệm với thép cho phép thấp. Nguy cơ nứt vỡ thường tăng theo hàm lượng carbon. Nguy cơ nứt vỡ trong thép không gỉ martensitic có thể được chống lại bằng cách sử dụng quy trình hàn hydro thấp như TIG hoặc MIG, hoặc bằng cách sử dụng chất độn được kiểm soát hydro. Hơn nữa, các phương pháp xử lý trước và sau hàn, đặc biệt đối với các phần dày hơn và vật liệu carbon cao hơn sẽ giúp làm cứng cấu trúc, cho phép hydro khuếch tán từ kim loại mối hàn và giảm nguy cơ nứt vỡ.