Zváranie nehrdzavejších ocelí
Nerezové ocele sa považujú za dobrú zvárateľnosť v porovnaní s mnohými inými kovmi a môžu sa úspešne zvárať pomocou niekoľkých rôznych techník zvárania v správnom nastavení a podmienkach.
Austenitické nehrdzavejúce ocele
Všeobecne platí, že austenitické nehrdzavejúce ocele nie sú po zváraní náchylné na praskanie. Keďže pri ochladení nestvrdia, majú dobrú húževnatosť a ťažnosť a nevyžadujú tepelné ošetrenie pred alebo odvarom. V niektorých prípadoch sa však môže vyskytnúť praskanie v zóne postihnutej kovom alebo teplom (HAG).
Plne austenitické štruktúry sú náchylnejšie na praskanie solidifikácie zváraného kovu ako štruktúry s malým množstvom feritu, pretože plne austenitické štruktúry sú náchylnejšie na krakovanie ako štruktúry s malým množstvom feritu. Plne austenitické stupne zahŕňajú stupne 310, 320 a 330. Avšak, pretože najpoužívanejšie austenitické nehrdzavejúce ocele v skutočnosti obsahujú malé množstvá feritu, v skutočnosti je to menej problém, ako sa môže zdať! Napríklad 316 zliatiny obsahuje 3% až 10% feritu. Fermonic 50 (XM -19, UNS S20910, 1,3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800, Nitronic 60) a 254 zliatiny (UNS S31254, 1,4547, 254SMO, 6MO) tiež obsahujú malé množstvá ferrite. Malé množstvo feritovej mikroštruktúry je schopné rozpustiť nečistoty, ktoré môžu spôsobiť interdendritické krakovanie alebo tvorbu segregácie s nízkym roztavením. Tieto nečistoty súvisia s prítomnosťou fosforu alebo síry, ktoré sa považujú za prvky TRAMP, pretože nie sú úmyselne pridané, ale absorbované zo štartovacieho šrotu, surovín a procesov.
Prítomnosť uhlíka v austenitickej nehrdzavejúcej ocele môže po zváraní spôsobiť intergranulárnu koróziu vo zvarnom kovovom alebo teplom zóne (HAZ). Karbidy chrómu sa tvoria na hraniciach zŕn austenitických nehrdzavejúcich ocelí v teplotnom rozsahu 550 - 900 ° C. To znamená, že obsah chrómu v oblasti obklopujúcej karbidy sa znižuje, pretože difúzia chrómu u materského kovu je veľmi pomalá. Preto tieto oblasti s nižším obsahom chrómu majú menšiu odolnosť proti korózii a každá korózia sa tu s najväčšou pravdepodobnosťou začne. Tento jav môže byť spôsobený teplotami počas zvárania a je známy ako senzibilizácia.
Nižší obsah uhlíka znižuje pravdepodobnosť senzibilizácie po zváraní. Preto má mnoho štandardných stupňov výrazne nižší obsah uhlíka, ako napríklad 316L zliatiny (obsah uhlíka <0. 0 3%) a 316 zliatiny (obsah uhlíka <0,08%) ešte nižšie.
Stabilizované stupne (napríklad zliatiny 316ti) zlepšili vysoké teplotné vlastnosti prostredníctvom pridania titánu. To tiež znižuje senzibilizáciu, pretože akýkoľvek uhlík prítomný v kovu sa prednostne kombinuje skôr s titánom ako chrómom.
Nakoniec, ak sú austenitické nehrdzavejúce ocele vystavené vysokým teplotám 550-900 ° C po dlhú dobu, malé množstvo feritu v nich majú potenciál tvoriť škodlivé fázy Sigma. Tento mechanizmus je opísaný nižšie pre duplexné nerezové ocele.
Duplex a super duplexné nehrdzavejúce ocele
Rovnako ako v prípade najbežnejších austenitických nehrdzavejúcich ocelí, prítomnosť malých množstiev feritu v mikroštruktúre pomáha znižovať pravdepodobnosť praskania horúceho počas zvárania. Toto určite nie je problém, pretože duplexné a super duplexné nehrdzavejúce ocele majú takmer rovnaké podiely austenitu a feritu. Preto sa duplexné ocele ľahko zvárajú, ale proces zvárania sa musí overiť a kontrolovať, aby sa predišlo vytvoreniu nežiaducej mikroštruktúry.
Hlavným problémom s duplexnými nehrdzavejúcimi oceľami je ich tendencia tvoriť mikroštruktúru fázy sigma prostredníctvom transformácie feritu. Táto transformácia sa vyskytuje v rozsahu teploty a časov, čo sa dá najlepšie preukázať diagramom TTT (transformácia teploty času). Fáza Sigma je nemagnetická intermetalická fáza, ktorá je bohatá na železo a chróm. Oblasť obklopujúca fázu sigma má nižší obsah chrómu, a preto je oveľa menej odolná voči korózii. Okrem toho môže transformácia feritu na fázu sigma vytvárať dutiny, čo môže viesť k výskytu trhlín a výrazne znížiť mechanickú pevnosť, najmä húževnatosť nárazu. Preto sa vynikajúca odolnosť proti korózii a mechanické vlastnosti duplexných a super duplexných nehrdzavejúcích ocelí sú úplne stratené, ak sú vystavené vysokým teplotám.
Graf TTT ukazuje, že Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1,4507) je o niečo menej pravdepodobné, že vytvorí fázu sigma ako stupne ako S32760 (F55, 1,4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1,4410, SAF2507) alebo S32205 (F51, 1.4462, DUPLEX 2205).
Aby sa predišlo tvorbe fázy sigma, musia sa regulovať podmienky zvárania, aby sa obmedzil čas, keď sa udržiava teplota zvárania. Ako je znázornené v grafe TTT, fáza Sigma sa môže tvoriť v relatívne krátkom čase pri teplotách okolo 800-900 stupňov Celzia. Vzhľadom na veľkú veľkosť materského materiálu vzhľadom na oblasť zvaru sa zváracie teplo zvyčajne rýchlo rozptýli. Zváranie dlhší čas pri nižších teplotách nakoniec povedie k rovnakej mikroštrukturálnej transformácii. Preto je pre viacpriepustné zváranie rozhodujúce obmedziť teplotu zvárania. To sa dá dosiahnuť znížením vstupu zváracieho tepla a poskytnutím chladenia alebo prestávok medzi zvarovými prechodmi.
Ďalšou veľkou výzvou pri zváraní duplexných a super duplexných nehrdzavejúcích ocelí je udržiavanie vyváženého austenitu: feritovú mikroštruktúru. V oblasti zvaru kov sa zvyčajne vyskytuje strata dusíka. Pretože dusík je stabilizátorom pre austenit, strata dusíka v oblasti zvaru vedie k zvýšenému podielu feritu, čo vedie k strate mechanických a koróznych vlastností. To sa dá prekonať výberom nadmerne zľahčeného výplne, tj jeden s vyšším obsahom niklu (ďalší stabilizátor austenitu) alebo použitím dusíka ako samotného tieniaceho plynu, takže kov zvaru absorbuje malé množstvá dusíka.
