كيفية اختيار مواد اللحام لأسلاك وأقطاب اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ؟

أربعة أنواع من الفولاذ المقاوم للصدأ ودور عناصر السبائك:

يمكن تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أربعة أنواع رئيسية: الأوستنيتي، والمارتنسيتي، والفريتي، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (الجدول 1). يعتمد هذا التصنيف على البنية المجهرية للفولاذ المقاوم للصدأ عند درجة حرارة الغرفة. عند تسخين الفولاذ منخفض الكربون إلى 1550 درجة مئوية، تتغير بنيته المجهرية من الفريت عند درجة حرارة الغرفة إلى الأوستنيت. وعند التبريد، تعود البنية المجهرية إلى الفريت. الأوستنيت، الذي يوجد عند درجات الحرارة العالية، غير مغناطيسي، ويتميز عمومًا بمقاومة أقل ولكن بمطيلية أفضل مقارنةً بالفريت عند درجة حرارة الغرفة.

عندما يتجاوز محتوى الكروم (Cr) في الفولاذ 16%، تستقر البنية المجهرية عند درجة حرارة الغرفة في طور الفريت، مما يحافظ على الفريت في جميع نطاقات درجات الحرارة. يُشار إلى هذا النوع باسم الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي. وعندما يتجاوز محتوى الكروم (Cr) 17% ومحتوى النيكل (Ni) 7%، يصبح طور الأوستنيت مستقرًا، محافظًا على الأوستنيت من درجات الحرارة المنخفضة حتى نقطة الانصهار.

يُشار عادةً إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي باسم "النوع Cr-N"، بينما يُطلق على الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي والفريتي اسم "النوع Cr" مباشرةً. يمكن تصنيف العناصر الموجودة في الفولاذ المقاوم للصدأ ومعادن الحشو إلى عناصر مُكوِّنة للأوستنيت وعناصر مُكوِّنة للفريت. تشمل العناصر الأساسية المُكوِّنة للأوستنيت النيكل والكربون والمنغنيز والنيتروجين، بينما تشمل العناصر الأساسية المُكوِّنة للفريت الكروم والسيليكون والموليبدينوم والنيوبيوم. يُمكن التحكم في نسبة الفريت في وصلة اللحام عن طريق ضبط محتوى هذه العناصر.

يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، وخاصةً عندما يحتوي على أقل من 5% من النيتروجين، أسهل في اللحام ويُوفر جودة لحام أفضل مقارنةً بأنواع الفولاذ المقاوم للصدأ ذات المحتوى المنخفض من النيتروجين. تتميز وصلات اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بقوة ومتانة عاليتين، مما يُغني في كثير من الأحيان عن الحاجة إلى المعالجات الحرارية قبل وبعد اللحام. في مجال لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يُشكّل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 80% من إجمالي استخدامات الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعله محور هذا المقال.

كيفية اختيار الصحيحلحام الفولاذ المقاوم للصدأالمواد الاستهلاكية والأسلاك والأقطاب الكهربائية؟

إذا كانت المادة الأساسية واحدة، فإن القاعدة الأولى هي "مطابقة المادة الأساسية". على سبيل المثال، إذا تم لحام الفحم بالفولاذ المقاوم للصدأ 310 أو 316، فاختر مادة الفحم المناسبة. عند لحام مواد مختلفة، اتبع إرشادات اختيار مادة أساسية ذات محتوى عالٍ من عناصر السبائك. على سبيل المثال، عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316، اختر مواد اللحام من النوع 316. مع ذلك، توجد حالات خاصة كثيرة لا يُتبع فيها مبدأ "مطابقة المعدن الأساسي". في هذه الحالة، يُنصح "بالرجوع إلى جدول اختيار مواد اللحام". على سبيل المثال، يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 المادة الأساسية الأكثر شيوعًا، ولكن لا يوجد قضيب لحام من النوع 304.

إذا كان من الضروري أن تتطابق مادة اللحام مع المعدن الأساسي، فكيف نختار مادة اللحام المناسبة للحام سلك الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والقطب الكهربائي؟

عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 304، يُنصح باستخدام مواد اللحام من النوع 308، لأن العناصر الإضافية الموجودة في هذا النوع تُحسّن استقرار منطقة اللحام. يُعدّ النوع 308L خيارًا مقبولًا أيضًا. يشير الحرف L إلى انخفاض نسبة الكربون، حيث يشير الفولاذ المقاوم للصدأ 3XXL إلى نسبة كربون تبلغ 0.03%، بينما قد تصل نسبة الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ 3XX القياسي إلى 0.08%. نظرًا لأن مواد اللحام من النوع L تُصنّف ضمن نفس فئة مواد اللحام من الأنواع الأخرى، يُنصح المصنّعون باستخدامها بشكل منفصل، لأن انخفاض نسبة الكربون فيها يُقلّل من احتمالية التآكل بين الحبيبات. في الواقع، يعتقد الكاتب أنه إذا رغب المصنّعون في تطوير منتجاتهم، فسيزداد استخدام المواد الصفراء ذات الشكل L. كما يُفكّر المصنّعون الذين يستخدمون طرق لحام GMAW في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 3XXSi، لأن السيليكون (SI) يُحسّن من ترطيب الأجزاء ويُقلّل من التسرب. في حالة وجود قمة أعلى في قطعة الفحم أو ضعف اتصال حوض اللحام عند طرف اللحام للدرزة البطيئة الزاوية أو لحام التداخل، فإن استخدام سلك اللحام المحمي بالغاز والذي يحتوي على الكبريت يمكن أن يرطب طبقة الفحم ويحسن معدل الترسيب.