Varjenje nerjavečih jekel
Šteje se, da imajo nerjaveče jekla dobro varčevanje v primerjavi z mnogimi drugimi kovinami in jih je mogoče uspešno variti z uporabo številnih različnih tehnik varjenja v pravilni nastavitvi in pogojih.
Austenitna nerjavna jekla
Na splošno austenitna nerjavna jekla po varjenju niso nagnjena k razpoku. Ker se ob ohlajanju ne strdijo, imajo dobro žilavost in duktilnost in ne potrebujejo pred ali po vabilni toplotni obdelavi. Vendar pa se v nekaterih primerih lahko pojavi pokanje v kovini zvari (ali polnilni) ali toplotno prizadeto območje (HAZ).
Popolnoma avstenitne strukture so bolj dovzetne za strkanje z valilno kovino kot strukture z majhnimi količinami ferita, ker so popolnoma avstenitne strukture bolj dovzetne za razpoke kot strukture z majhnimi količinami ferita. Popolnoma avstenitne ocene vključujejo ocene 310, 320 in 330. Vendar pa, ker najbolj razširjena austenitna nerjavna jekla dejansko vsebujejo majhne količine ferita, je to pravzaprav manj težav, kot se morda zdi! Na primer, 316 zlitine vsebuje med 3% in 10% ferita. Fermonic 50 (xm -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800, Nitronic 60) in 254 zlitin (UNS S31254, 1.4547, 254SMO, 6MO) vsebujejo tudi majhne količine Ferrot. Majhna količina feritne mikrostrukture lahko raztopi nečistoče, ki lahko povzročijo medsebojno razpokanje ali tvorbo segregacije nizke talje. Te nečistoče so povezane s prisotnostjo fosforja ali žvepla, ki veljajo za potepuške elemente, ker jih namerno ne dodajo, ampak jih absorbirajo iz začetnih ostankov, surovin in procesov.
Prisotnost ogljika v austenitnih nerjavnih jekel lahko povzroči medgranulno korozijo v varilni kovini ali toplotni coni (HAZ) po varjenju. Kromijevi karbidi nastanejo na mejah zrn avstenitnih nerjavečih jekel v temperaturnem območju 550–900 ° C. To pomeni, da se vsebnost kroma na območju, ki obdaja karbide, zmanjša, ker je difuzija kroma v matični kovini zelo počasna. Zato imajo ta območja z nižjo vsebnostjo kroma manjšo korozijsko odpornost in vsaka korozija se najverjetneje začne tukaj. Ta pojav lahko povzročijo temperature med varjenjem in je znan kot preobčutljivost.
Nižja vsebnost ogljika zmanjšuje verjetnost preobčutljivosti po varjenju. Zato imajo številne standardne ocene bistveno nižjo vsebnost ogljika, na primer 316L zlitina (vsebnost ogljika <0. 0 3%) in 316 zlitine (vsebnost ogljika <0,08%) še nižja.
Stabilizirane ocene (na primer zlitine 316ti) so z dodatkom titana izboljšale visoko temperaturno lastnosti. To tudi zmanjša preobčutljivost, ker se bo vsak ogljik, prisoten v kovini, prednostno združila s titanom in ne s kromom.
Nazadnje, če so avstenitna nerjavna jekla že dolgo izpostavljena visokim temperaturam 550-900 ° C, lahko majhne količine ferita v njih tvorijo škodljive faze sigme. Ta mehanizem je opisan spodaj za dupleksne nerjaveče jekla.
Dupleks in super dupleksna nerjavna jekla
Tako kot pri najpogostejših avstenitnih nerjavnih jeklah tudi prisotnost majhnih količin ferita v mikrostrukturi pomaga zmanjšati verjetnost vročega razpokanja med varjenjem. To zagotovo ni problem, saj imata dupleks in super dupleksna nerjavna jekla skoraj enaka deleža Austenita in Ferrita. Dvojne jekla je zato enostavno variti, vendar je treba postopek varjenja preveriti in nadzorovati, da se izognemo ustvarjanju nezaželene mikrostrukture.
Glavna težava z dupleksnimi nerjavnimi jekle je njihova nagnjenost k oblikovanju mikrostrukture s sigma s transformacijo ferita. Ta transformacija se pojavlja v različnih temperaturah in časih, kar je mogoče najbolje pokazati s diagramom TTT (temperaturno-transformacijo). Faza Sigma je nemagnetna intermetalna faza, ki je bogata z železom in kromom. Območje, ki obdaja fazo Sigma, ima nižjo vsebnost kroma in je zato veliko manj odporno na korozijo. Poleg tega lahko transformacija ferita v fazo Sigma tvori praznine, kar lahko privede do pojava razpok in znatno zmanjša mehansko trdnost, zlasti vpliva na žilavost. Zato so odlična korozijska odpornost in mehanske lastnosti dupleksa in super dupleksne nerjaveče jekla popolnoma izgubljeni, če so izpostavljeni visokim temperaturam.
Graf TTT kaže, da je Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) nekoliko manj verjetno, da tvori fazo sigme kot stopnje, kot so S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, SAF2507) ali S32205).
Da bi se izognili oblikovanju faze sigme, je treba pogoje varjenja nadzorovati, da se omeji čas vzdrževanja temperature varjenja. Kot je prikazano v grafu TTT, se lahko faza Sigma oblikuje v razmeroma kratkem času pri temperaturah okoli 800-900 stopinj Celzija. Zaradi velike velikosti matičnega materiala glede na območje zvara se toplota varjenja običajno hitro razblini. Varjenje dlje časa pri nižjih temperaturah bo sčasoma privedlo do enake mikrostrukturne transformacije. Zato je za večkratno varjenje ključnega pomena omejiti temperaturo varjenja. To je mogoče doseči z zmanjšanjem vnosa toplote varjenja in zagotavljanjem nekaj hlajenja ali pavz med prehodi zvara.
Drug velik izziv pri varjenju dupleksa in super duplektnih nerjavečih jekel je ohranjanje uravnotežene avstenitne: feritne mikrostrukture. Na območju kovine zvara običajno pride do izgube dušika. Ker je dušik stabilizator za avstenit, izguba dušika na območju zvara povzroči povečan delež ferita, kar ima za posledico izgubo mehanskih in korozijskih lastnosti. To je mogoče premagati z izbiro pretirano lelične kovine polnila, tj. Eno z višjo vsebnostjo niklja (še en avstenitni stabilizator), ali z uporabo dušika kot samega zaščitnega plina, tako da varilna kovina absorbira majhne količine dušika.
