Zváranie nehrdzavejúcej ocele
Nerezové ocele sa považujú za ocele s dobrou zvárateľnosťou v porovnaní s mnohými inými kovmi a možno ich úspešne zvárať množstvom rôznych techník so správnymi nastaveniami a podmienkami.
Austenitické nehrdzavejúce ocele
Všeobecne povedané, austenitické nehrdzavejúce ocele sú necitlivé na praskanie po zváraní. Keďže nie sú vytvrditeľné ochladením, vykazujú dobrú húževnatosť a ťažnosť, pričom nie je potrebné tepelné spracovanie pred alebo po zváraní. Za určitých okolností však môže dôjsť k praskaniu buď vo zvarovom (alebo prídavnom) kove alebo tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ).
Praskanie pri tuhnutí zvarového kovu je pravdepodobnejšie v plne austenitických štruktúrach, ktoré sú citlivejšie na trhliny ako tie, ktoré obsahujú malé množstvo feritu. Plne austenitické triedy zahŕňajú triedy 310, 320 a 330. Keďže však najpoužívanejšie austenitické nehrdzavejúce ocele v skutočnosti obsahujú malé množstvo feritu, je to v skutočnosti menší problém, ako sa na prvý pohľad zdá! Napríklad zliatina 316 bude obsahovať 3 % až 10 % feritu. Fermonic 50 (XM-19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800,Nitronic 60) aZliatina 254(UNS S31254, 1.4547, 254SMO, 6Mo) podobne obsahujú malý podiel feritu. Toto malé množstvo prítomnej feritovej mikroštruktúry je schopné rozpúšťať nečistoty, ktoré by mohli viesť k tvorbe medzidendritických trhlín alebo segregátov pri nízkej teplote topenia. Súvisia s prítomnosťou fosforu alebo síry, ktoré sa považujú za prvky, ktoré sa uvoľňujú, pretože sa nepridávajú zámerne, ale namiesto toho sa získavajú z východiskového odpadu, surovín a procesu.
Prítomnosť uhlíka v austenitických nehrdzavejúcich oceliach môže viesť k medzikryštalickej korózii vo zvarovom kove alebo HAZ po zváraní. Karbidy chrómu sa tvoria na hraniciach zŕn austenitických nehrdzavejúcich ocelí v teplotnom rozsahu 550–900 stupňov. To znamená, že oblasti obklopujúce karbidy majú teraz nižší obsah chrómu, pretože difúzia chrómu v rámci základného kovu je veľmi pomalá. Tieto oblasti s nižším obsahom chrómu sú preto menej odolné voči korózii a akákoľvek korózia, ktorá sa vyskytne, sa s najväčšou pravdepodobnosťou začne tu. Tento jav môže byť spôsobený teplotami počas zvárania a je známy ako senzibilizácia.
Nižší obsah uhlíka zníži pravdepodobnosť senzibilizácie po zváraní. Preto sú dostupné mnohé štandardné triedy s výrazne nižším obsahom uhlíka, ako naprZliatina 316L(C < {{0}},03 %) v porovnaní so zliatinou 316 (C < 0,08 %).
Stabilizované druhy ako Alloy 316Ti používajú prídavok titánu na zlepšenie vlastností pri zvýšených teplotách. To tiež znižuje senzibilizáciu, pretože akýkoľvek uhlík prítomný v kove sa bude prednostne kombinovať s titánom a nie s chrómom.
Nakoniec, ak sú austenitické nehrdzavejúce ocele vystavené medzi 550-900°C počas dlhšieho obdobia, potom je možné vytvoriť škodlivú sigma fázu z malého množstva prítomného feritu. Tento mechanizmus je uvedený nižšie pre duplexné nehrdzavejúce ocele.
Duplex a super duplex nehrdzavejúca oceľ
Rovnako ako u najbežnejších austenitických nehrdzavejúcich ocelí môže prítomnosť určitého množstva feritu v mikroštruktúre pomôcť obmedziť pravdepodobnosť vzniku trhlín za tepla počas zvárania. Vzhľadom na to, že duplexné a super duplexné nehrdzavejúce ocele majú takmer rovnaké pomery austenitu a feritu, potom to určite nie je problém. Preto sú duplexné ocele ľahko zvárateľné, ale postup zvárania musí byť kvalifikovaný a kontrolovaný, aby sa predišlo vytváraniu nežiaducich mikroštruktúr.
Hlavným problémom duplexných nehrdzavejúcich ocelí je ich tendencia vytvárať sigma fázovú mikroštruktúru z transformácie feritu. Táto transformácia sa deje v celom rozsahu rôznych teplôt a časov, ako najlepšie ukazuje graf TTT (teplota-čas – transformácia). Sigma je nemagnetická intermetalická fáza, bohatá na železo a chróm. Oblasti okolo sigma fázy budú mať nižší obsah chrómu, a teda oveľa nižšiu odolnosť proti korózii. Okrem toho transformácia feritu na sigma môže viesť k dutinám, ktoré vedú k prítomnosti trhlín a výraznému poklesu mechanickej pevnosti a najmä rázovej húževnatosti. Vynikajúca odolnosť proti korózii a mechanické vlastnosti duplexných a super duplexných nehrdzavejúcich ocelí sú preto úplne negované, ak sú vystavené vyšším teplotám.
Graf TTT naznačuje, že Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) je o niečo menej pravdepodobné, že tvorí sigma ako S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, duplikát SAF22507, 22107, SAF22507, SAF22507, SAF22507 5 ) známky.
Aby sa zabránilo vytváraniu sigma, musia byť podmienky zvárania kontrolované, aby sa obmedzil čas pri teplote. Ako ukazuje TTT diagram, relatívne kratšie časové obdobia pri alebo okolo 800-900degC môžu tvoriť sigma fázu. Vzhľadom na pomerne veľkú veľkosť základného kovu v porovnaní s plochou zvaru sa potom zváracie teplo zvyčajne odvádza pomerne rýchlo. Dlhšie časové obdobia pri nižších teplotách môžu v konečnom dôsledku viesť k rovnakej mikroštrukturálnej transformácii. Preto je pri viacprechodových zvaroch dôležité obmedziť teplotu zvaru. To sa dá dosiahnuť znížením vneseného tepla zvaru, poskytnutím určitého stupňa chladenia alebo prestávkami medzi prechodmi.
Ďalšou hlavnou výzvou pri zváraní duplexných a super duplexných nehrdzavejúcich ocelí je zachovanie vyváženej mikroštruktúry austenit: ferit. V oblasti zvarového kovu by typicky došlo k strate dusíka. Keďže dusík je stabilizátor austenitu, strata dusíka z oblasti zvaru podporuje väčší podiel feritu, čo vedie k strate mechanických a koróznych vlastností. To sa dá prekonať výberom prídavného kovu, ktorý je nadmerne legovaný, tj s vyšším percentom niklu (ďalší austenitový stabilizátor), alebo použitím dusíka ako samotného ochranného plynu, takže zvarový kov zachytí malé množstvo dusíka.
