چهار نوع فولاد ضد زنگ و نقش عناصر آلیاژی:
فولاد ضد زنگ را میتوان به چهار نوع اصلی طبقهبندی کرد: فولاد ضد زنگ آستنیتی، مارتنزیتی، فریتی و دوپلکس (جدول 1). این طبقهبندی بر اساس ریزساختار فولاد ضد زنگ در دمای اتاق است. هنگامی که فولاد کم کربن تا 1550 درجه سانتیگراد گرم میشود، ریزساختار آن از فریت دمای اتاق به آستنیت تغییر میکند. پس از خنک شدن، ریزساختار به فریت برمیگردد. آستنیت که در دماهای بالا وجود دارد، غیر مغناطیسی است و عموماً در مقایسه با فریت دمای اتاق، استحکام کمتری دارد اما شکلپذیری بهتری دارد.
وقتی میزان کروم (Cr) در فولاد از 16٪ بیشتر شود، ریزساختار دمای اتاق در فاز فریت ثابت میشود و فریت را در تمام محدودههای دمایی حفظ میکند. این نوع فولاد، فولاد ضد زنگ فریتی نامیده میشود. وقتی میزان کروم (Cr) هر دو بالای 17٪ و میزان نیکل (Ni) بالای 7٪ باشد، فاز آستنیت پایدار میشود و آستنیت را از دماهای پایین تا نقطه ذوب حفظ میکند.
فولاد ضد زنگ آستنیتی معمولاً به عنوان نوع "Cr-N" شناخته میشود، در حالی که فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی و فریتی مستقیماً نوع "Cr" نامیده میشوند. عناصر موجود در فولاد ضد زنگ و فلزات پرکننده را میتوان به عناصر تشکیل دهنده آستنیت و عناصر تشکیل دهنده فریت طبقهبندی کرد. عناصر اصلی تشکیل دهنده آستنیت شامل Ni، C، Mn و N هستند، در حالی که عناصر اصلی تشکیل دهنده فریت شامل Cr، Si، Mo و Nb هستند. تنظیم محتوای این عناصر میتواند نسبت فریت را در اتصال جوش کنترل کند.
فولاد ضد زنگ آستنیتی، به ویژه هنگامی که حاوی کمتر از 5٪ نیتروژن (N) باشد، جوشکاری آسانتری دارد و در مقایسه با فولادهای ضد زنگ با محتوای نیتروژن کمتر، کیفیت جوشکاری بهتری ارائه میدهد. اتصالات جوش فولاد ضد زنگ آستنیتی استحکام و شکلپذیری خوبی از خود نشان میدهند و اغلب نیاز به عملیات حرارتی قبل و بعد از جوشکاری را از بین میبرند. در زمینه جوشکاری فولاد ضد زنگ، فولاد ضد زنگ آستنیتی 80٪ از کل مصرف فولاد ضد زنگ را تشکیل میدهد و همین امر تمرکز اصلی این مقاله را بر آن قرار میدهد.
چگونه درست انتخاب کنیمجوشکاری فولاد ضد زنگمواد مصرفی، سیمها و الکترودها؟
اگر جنس ماده اولیه یکسان باشد، اولین قانون «تطبیق با جنس ماده اولیه» است. به عنوان مثال، اگر زغال سنگ به فولاد ضد زنگ ۳۱۰ یا ۳۱۶ متصل است، جنس زغال سنگ مربوطه را انتخاب کنید. هنگام جوشکاری مواد غیر مشابه، از دستورالعمل انتخاب ماده پایهای که با محتوای عناصر آلیاژی بالا مطابقت دارد، پیروی کنید. به عنوان مثال، هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ ۳۰۴ و ۳۱۶، مواد مصرفی جوشکاری نوع ۳۱۶ را انتخاب کنید. با این حال، موارد خاص بسیاری نیز وجود دارد که اصل «تطبیق با فلز پایه» رعایت نمیشود. در این سناریو، توصیه میشود «به نمودار انتخاب مواد مصرفی جوشکاری مراجعه کنید». به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ نوع ۳۰۴ رایجترین ماده پایه است، اما میله جوشکاری نوع ۳۰۴ وجود ندارد.
اگر لازم است ماده جوشکاری با فلز پایه مطابقت داشته باشد، چگونه ماده جوشکاری را برای جوشکاری سیم و الکترود استیل ضد زنگ 304 انتخاب کنیم؟
هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ 304، از مواد مصرفی جوشکاری نوع 308 استفاده کنید زیرا عناصر اضافی موجود در فولاد ضد زنگ 308 میتوانند ناحیه جوش را بهتر تثبیت کنند. 308L نیز انتخاب قابل قبولی است. L نشان دهنده محتوای کربن کم است، فولاد ضد زنگ 3XXL نشان دهنده محتوای کربن 0.03٪ است، در حالی که فولاد ضد زنگ استاندارد 3XX میتواند تا 0.08٪ کربن داشته باشد. از آنجایی که مواد مصرفی جوشکاری نوع L به همان نوع طبقهبندی مواد مصرفی جوشکاری غیر نوع L تعلق دارند، تولیدکنندگان باید استفاده از مواد مصرفی جوشکاری نوع L را جداگانه در نظر بگیرند زیرا محتوای کربن کم آن میتواند تمایل به خوردگی بین دانهای را کاهش دهد. در واقع، نویسنده معتقد است که اگر تولیدکنندگان بخواهند محصولات خود را ارتقا دهند، مواد زرد L شکل بیشتر مورد استفاده قرار خواهند گرفت. تولیدکنندگانی که از روشهای جوشکاری GMAW استفاده میکنند نیز در حال بررسی استفاده از فولاد ضد زنگ نوع 3XXSi هستند زیرا SI میتواند خیس شدن و نشت قطعات را بهبود بخشد. در مواردی که قطعه زغالسنگ قله بلندتری دارد یا اتصال حوضچه جوش در پنجه جوش درز زاویهدار آهسته یا جوش روی هم ضعیف است، استفاده از سیم جوش با محافظ گازی حاوی گوگرد میتواند درز زغالسنگ را مرطوب کرده و سرعت رسوب را بهبود بخشد.
زمان ارسال: ۲۶ سپتامبر ۲۰۲۳