Neljä ruostumattoman teräksen tyyppiä ja seosaineiden rooli:
Ruostumaton teräs voidaan luokitella neljään päätyyppiin: austeniittiseen, martensiittiseen, ferriittiseen ja duplex-ruostumattomaan teräkseen (taulukko 1). Tämä luokittelu perustuu ruostumattoman teräksen mikrorakenteeseen huoneenlämmössä. Kun vähähiilinen teräs kuumennetaan 1550 °C:seen, sen mikrorakenne muuttuu huoneenlämmössä olevasta ferriitistä austeniitiksi. Jäähtyessään mikrorakenne palautuu ferriitiksi. Korkeissa lämpötiloissa esiintyvä austeniitti on ei-magneettista ja sillä on yleensä alhaisempi lujuus, mutta parempi sitkeys verrattuna huoneenlämmössä olevaan ferriittiin.
Kun teräksen kromipitoisuus (Cr) ylittää 16 %, huoneenlämmössä vallitseva mikrorakenne kiinnittyy ferriittifaasiin, jolloin ferriitti säilyy kaikilla lämpötila-alueilla. Tätä tyyppiä kutsutaan ferriittiseksi ruostumattomaksi teräkseksi. Kun sekä kromipitoisuus (Cr) on yli 17 % että nikkelipitoisuus (Ni) on yli 7 %, austeniittifaasista tulee stabiili, jolloin austeniitti säilyy alhaisista lämpötiloista sulamispisteeseen asti.
Austeniittista ruostumatonta terästä kutsutaan tyypillisesti "Cr-N"-tyypiksi, kun taas martensiittisia ja ferriittisiä ruostumattomia teräksiä kutsutaan suoraan "Cr"-tyypiksi. Ruostumattoman teräksen ja lisäaineiden alkuaineet voidaan luokitella austeniittia muodostaviin alkuaineisiin ja ferriittiä muodostaviin alkuaineisiin. Ensisijaisia austeniittia muodostavia alkuaineita ovat Ni, C, Mn ja N, kun taas ensisijaisia ferriittiä muodostavia alkuaineita ovat Cr, Si, Mo ja Nb. Näiden alkuaineiden pitoisuutta säätämällä voidaan säätää ferriitin osuutta hitsausliitoksessa.
Austeniittinen ruostumaton teräs, erityisesti alle 5 % typpeä (N) sisältävä, on helpompi hitsata ja sen hitsauslaatu on parempi kuin alhaisemman typpipitoisuuden omaavilla ruostumattomilla teräksillä. Austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsausliitoksilla on hyvä lujuus ja sitkeys, mikä usein poistaa tarpeen hitsausta edeltäville ja jälkihitsauksen lämpökäsittelyille. Ruostumattoman teräksen hitsauksessa austeniittinen ruostumaton teräs muodostaa 80 % kaikesta ruostumattoman teräksen käytöstä, joten se on tämän artikkelin pääaihe.
Kuinka valita oikearuostumattoman teräksen hitsauskulutusosat, langat ja elektrodit?
Jos perusmateriaali on sama, ensimmäinen sääntö on "sovittaa perusmateriaali". Esimerkiksi jos hiili yhdistetään 310- tai 316-ruostumattomaan teräkseen, valitse vastaava hiilimateriaali. Erilaisia materiaaleja hitsattaessa noudata ohjetta valita perusmateriaali, jolla on korkea seosainepitoisuus. Esimerkiksi 304- ja 316-ruostumatonta terästä hitsattaessa valitse 316-tyypin hitsausaineet. On kuitenkin myös monia erityistapauksia, joissa "perusmetallin sovittamisen" periaatetta ei noudateta. Tässä tilanteessa on suositeltavaa "katsoa hitsausaineiden valintataulukkoa". Esimerkiksi 304-tyypin ruostumaton teräs on yleisin perusmateriaali, mutta 304-tyypin hitsauspuikkoa ei ole.
Jos hitsausmateriaalin on vastattava perusmetallia, miten valitaan hitsausmateriaali 304 ruostumattomasta teräksestä valmistetun langan ja elektrodin hitsaukseen?
Ruostumattoman teräksen 304 hitsauksessa on käytettävä tyypin 308 hitsausaineita, koska 308 ruostumattoman teräksen lisäaineet voivat paremmin vakauttaa hitsausalueen. Myös 308L on hyväksyttävä valinta. L tarkoittaa vähähiilistä terästä, 3XXL ruostumaton teräs osoittaa hiilipitoisuutta 0,03 %, kun taas tavallinen 3XX ruostumaton teräs voi sisältää jopa 0,08 % hiiltä. Koska L-tyypin hitsausaineet kuuluvat samaan luokitukseen kuin muutkin kuin L-tyypin hitsausaineet, valmistajien tulisi harkita L-tyypin hitsausaineiden käyttöä erikseen, koska niiden vähähiilinen pitoisuus voi vähentää raerajakorroosiota. Itse asiassa kirjoittaja uskoo, että jos valmistajat haluavat päivittää tuotteitaan, L-muotoisia keltaisia materiaaleja käytetään laajemmin. Valmistajat, jotka käyttävät GMAW-hitsausmenetelmiä, harkitsevat myös 3XXSi-tyypin ruostumattoman teräksen käyttöä, koska SI voi parantaa osien kostuvuutta ja vuotoja. Jos hiilikappaleessa on korkeampi huippu tai hitsaussulan liitos on huono kulmahitsauksen tai limihitsauksen kärjessä, S-pitoisen kaasusuojatun hitsauslangan käyttö voi kostuttaa hiilisauman ja parantaa hitsausnopeutta.
Julkaisun aika: 26.9.2023