כיצד לבחור חומרי ריתוך לחוט ואלקטרודה לריתוך מפלדת אל-חלד?

ארבעה סוגי פלדת אל-חלד ותפקידם של יסודות הסגסוגת:

ניתן לסווג פלדת אל-חלד לארבעה סוגים עיקריים: פלדת אל-חלד אוסטניטית, מרטנזיטית, פריטית ודופלקס (טבלה 1). סיווג זה מבוסס על המיקרו-מבנה של פלדת אל-חלד בטמפרטורת החדר. כאשר פלדה דלת פחמן מחוממת ל-1550 מעלות צלזיוס, המיקרו-מבנה שלה משתנה מפרריט בטמפרטורת החדר לאוסטניט. לאחר קירור, המיקרו-מבנה חוזר לפריט. אוסטניט, שקיים בטמפרטורות גבוהות, אינו מגנטי ובדרך כלל בעל חוזק נמוך יותר אך משיכות טובה יותר בהשוואה לפריט בטמפרטורת החדר.

כאשר תכולת הכרום (Cr) בפלדה עולה על 16%, המיקרו-מבנה בטמפרטורת החדר מתקבע בשלב הפריט, ושומר על הפריט בכל טווחי הטמפרטורות. סוג זה מכונה פלדת אל-חלד פריטית. כאשר גם תכולת הכרום (Cr) מעל 17% וגם תכולת הניקל (Ni) מעל 7%, פאזת האוסטניט הופכת ליציבה, ושומרת על האוסטניט מטמפרטורות נמוכות ועד לנקודת ההיתוך.

פלדת אל-חלד אוסטניטית מכונה בדרך כלל מסוג "Cr-N", בעוד שפלדות אל-חלד מרטנזיטיות ופריטיות נקראות ישירות מסוג "Cr". ניתן לסווג את היסודות בפלדת אל-חלד ובמתכות מילוי ליסודות יוצרי אוסטניט ויסודות יוצרי פריט. היסודות העיקריים יוצרי האוסטניט כוללים Ni, C, Mn ו-N, בעוד שהיסודות העיקריים יוצרי הפריט כוללים Cr, Si, Mo ו-Nb. התאמת תכולת היסודות הללו יכולה לשלוט בשיעור הפריט במפרק הריתוך.

פלדת אל-חלד אוסטניטית, במיוחד כאשר היא מכילה פחות מ-5% חנקן (N), קלה יותר לריתוך ומציעה איכות ריתוך טובה יותר בהשוואה לפלדות אל-חלד עם תכולת N נמוכה יותר. חיבורי ריתוך מפלדת אל-חלד אוסטניטית מפגינים חוזק וגמישות טובים, מה שלעתים קרובות מבטל את הצורך בטיפולי חום לפני הריתוך ואחרי הריתוך. בתחום ריתוך פלדות אל-חלד, פלדת אל-חלד אוסטניטית מהווה 80% מכלל השימוש בפלדות אל-חלד, מה שהופך אותה למוקד העיקרי של מאמר זה.

איך לבחור את הנכוןריתוך נירוסטהחומרים מתכלים, חוטים ואלקטרודות?

אם חומר האם זהה, הכלל הראשון הוא "להתאים את חומר האם". לדוגמה, אם פחם מחובר לפלדת אל-חלד 310 או 316, יש לבחור את חומר הפחם המתאים. בעת ריתוך חומרים שונים, יש לפעול לפי ההנחיות של בחירת חומר בסיס התואם תכולת יסודות סגסוגת גבוהה. לדוגמה, בעת ריתוך פלדות אל-חלד 304 ו-316, יש לבחור חומרי ריתוך מסוג 316. עם זאת, ישנם גם מקרים מיוחדים רבים שבהם עקרון "התאמת מתכת הבסיס" אינו מתבצע. בתרחיש זה, מומלץ "לעיין בטבלת בחירת חומרי הריתוך". לדוגמה, פלדת אל-חלד מסוג 304 היא חומר הבסיס הנפוץ ביותר, אך אין מוט ריתוך מסוג 304.

אם חומר הריתוך צריך להתאים למתכת הבסיס, כיצד לבחור את חומר הריתוך לריתוך חוט ואלקטרודה מפלדת אל-חלד 304?

בעת ריתוך פלדת אל-חלד 304, השתמשו בחומרי ריתוך מסוג 308 מכיוון שהאלמנטים הנוספים בפלדת אל-חלד 308 יכולים לייצב טוב יותר את אזור הריתוך. 308L היא גם בחירה מקובלת. L מציין תכולת פחמן נמוכה, פלדת אל-חלד 3XXL מציינת תכולת פחמן של 0.03%, בעוד שפלדת אל-חלד 3XX סטנדרטית יכולה להכיל עד 0.08% תכולת פחמן. מכיוון שחומרי ריתוך מתכלים מסוג L שייכים לאותו סוג סיווג כמו חומרי ריתוך שאינם מסוג L, על יצרנים לשקול שימוש בחומרי ריתוך מתכלים מסוג L בנפרד מכיוון שתכולת הפחמן הנמוכה שלהם יכולה להפחית את הנטייה לקורוזיה בין-גרגירית. למעשה, המחבר סבור שאם יצרנים רוצים לשדרג את מוצריהם, חומרים צהובים בצורת L יהיו בשימוש נרחב יותר. יצרנים המשתמשים בשיטות ריתוך GMAW שוקלים גם הם להשתמש בפלדת אל-חלד מסוג 3XXSi מכיוון שתכולת הפחמן הנמוכה שלהם יכולה לשפר את הרטבת החלקים והדליפה. במקרה בו לחתיכת הפחם יש שיא גבוה יותר או שחיבור בריכת הריתוך גרוע בבוהן הריתוך של תפר הזווית האיטי או ריתוך החפיפה, השימוש בחוט ריתוך מוגן גז המכיל S יכול להרטיב את תפר הפחם ולשפר את קצב השיקוע.