Sudarea oțelurilor inoxidabile
Se consideră că oțelurile inoxidabile au o sudabilitate bună în comparație cu multe alte metale și pot fi sudate cu succes printr-o serie de tehnici diferite, cu setările și condițiile corecte.
Oteluri inoxidabile austenitice
În general, oțelurile inoxidabile austenitice sunt insensibile la fisurare după sudare. Deoarece nu se pot întări la răcire, ele prezintă o rezistență și o ductilitate bune, în timp ce nu este nevoie de tratament termic pre-sau post-sudare. Cu toate acestea, în anumite circumstanțe pot apărea fisuri fie în metalul de sudură (sau de umplutură), fie în zona afectată de căldură (HAZ).
Fisurarea prin solidificare a metalului de sudură este mai probabilă în structurile complet austenitice care sunt mai sensibile la fisuri decât cele care conțin o cantitate mică de ferită. Clasele complet austenitice includ clasele 310, 320 și 330. Cu toate acestea, deoarece cele mai utilizate oțeluri inoxidabile austenitice conțin de fapt o cantitate mică de ferită, atunci aceasta este de fapt o problemă mai mică decât pare la prima vedere! De exemplu, aliajul 316 va conține între 3% și 10% ferită. Fermonic 50 (XM-19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800,Nitronic 60) șiAliaj 254(UNS S31254, 1.4547, 254SMO, 6Mo) conțin în mod similar o proporție mică de ferită. Această cantitate mică de microstructură de ferită prezentă este capabilă să dizolve impuritățile care ar putea duce la formarea de fisuri interdendritice sau segregate cu temperatură de topire scăzută. Acestea sunt legate de prezența fosforului sau a sulfului, considerate elemente tramp, deoarece nu sunt adăugate în mod intenționat, ci sunt preluate din deșeurile inițiale, materii prime și proces.
Prezența carbonului în oțelurile inoxidabile austenitice poate duce la coroziune intergranulară în metalul sudat sau HAZ după sudare. Carburele de crom se formează la granițele oțelurilor inoxidabile austenitice în intervalul de temperatură 550-900 grade. Aceasta înseamnă că zonele din jurul carburilor sunt acum mai scăzute în conținut de crom, deoarece difuzia cromului în metalul de bază este foarte lentă. Aceste zone cu conținut mai scăzut de crom sunt, prin urmare, mai puțin rezistente la coroziune și orice coroziune care apare este cel mai probabil să inițieze aici. Acest fenomen poate fi cauzat de temperaturile experimentate în timpul sudării și este cunoscut sub numele de sensibilizare.
Având un conținut mai scăzut de carbon va reduce probabilitatea de sensibilizare după sudare. Prin urmare, sunt disponibile multe clase standard cu conținut de carbon semnificativ mai scăzut, cum ar fiAliaj 316L(C <{{0}},03%) comparativ cu aliajul 316 (C <0,08%).
Calitățile stabilizate, cum ar fi Alloy 316Ti, folosesc adaosuri de titan pentru a îmbunătăți proprietățile la temperaturi ridicate. Acest lucru reduce, de asemenea, sensibilizarea, deoarece orice carbon prezent în metal se va combina de preferință cu titanul mai degrabă decât cu cromul.
În cele din urmă, dacă oțelurile inoxidabile austenitice sunt expuse între 550-900°C pentru perioade îndelungate, atunci este posibil să se formeze faza sigma dăunătoare din cantitățile mici de ferită prezente. Acest mecanism este acoperit mai jos pentru oțelurile inoxidabile duplex.
Oțeluri inoxidabile duplex și super duplex
Ca și în cazul celor mai comune oțeluri inoxidabile austenitice, prezența unor ferite în microstructură poate ajuta la limitarea probabilității de fisurare la cald în timpul sudării. Având în vedere că oțelurile inoxidabile duplex și super duplex au proporții aproape egale de austenită și ferită, acest lucru cu siguranță nu este o problemă. Prin urmare, oțelurile duplex sunt ușor de sudat, dar procedura de sudare trebuie să fie calificată și controlată pentru a evita crearea de microstructuri nedorite.
Problema principală cu oțelurile inoxidabile duplex este tendința lor de a forma microstructură în fază sigma din transformarea feritei. Această transformare are loc într-o gamă de temperaturi și timpi diferite, așa cum este cel mai bine demonstrat într-o diagramă TTT (temperatură-timp – transformare). Sigma este o faza intermetalica nemagnetica, bogata in fier si crom. Zonele din jurul fazei sigma vor avea un conținut mai scăzut de crom și, prin urmare, au o rezistență mult mai mică la coroziune. În plus, transformarea feritei în sigma poate duce la goluri care conduc la prezența fisurilor și la o scădere semnificativă a rezistenței mecanice și în special a tenacității la impact. Prin urmare, rezistența excelentă la coroziune și proprietățile mecanice ale oțelurilor inoxidabile duplex și super duplex sunt complet anulate dacă sunt expuse la temperaturi mai ridicate.
Diagrama TTT sugerează că Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) este puțin mai puțin probabil să formeze sigma decât S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, 1.4410, 5.4410, SAF duplex) 2205 ) note.
Pentru a evita formarea sigma, condițiile de sudură trebuie controlate pentru a limita timpul la temperatură. După cum arată diagrama TTT, perioade de timp relativ mai scurte la sau în jurul valorii de 800-900degC pot forma faza sigma. Datorită dimensiunii relativ mari a metalului de bază în comparație cu zona de sudare, atunci căldura de sudare este de obicei disipată destul de repede. Perioade mai lungi de timp la temperaturi mai scăzute pot duce în cele din urmă la aceeași transformare microstructurală. Prin urmare, pentru sudurile cu mai multe treceri, este important să se limiteze temperatura de sudare. Acest lucru poate fi realizat prin reducerea aportului de căldură de sudare, oferind un grad de răcire sau pauză între treceri.
Cealaltă provocare principală cu sudarea oțelurilor inoxidabile duplex și super duplex este menținerea echilibrului austenitei: microstructura ferită. În zona metalului sudat, ar exista de obicei o pierdere de azot. Deoarece azotul este un stabilizator de austenită, pierderea de azot din zona de sudare încurajează o proporție mai mare de ferită, rezultând o pierdere a proprietăților mecanice și de coroziune. Acest lucru poate fi depășit prin selectarea unui metal de umplutură care este supraaliat, adică cu un procent mai mare de nichel (un alt stabilizator de austenită) sau folosind azot ca gaz de protecție în sine, astfel încât metalul de sudură să preia o cantitate mică de azot.
