Уголок расходных материалов: взаимосвязь между количеством ферритов и растрескиванием

Вопрос: Недавно мы начали выполнять работы, требующие изготовления некоторых компонентов в основном из нержавеющей стали марки 304, которая приваривается сама к себе и к мягкой стали. У нас возникли проблемы с растрескиванием сварных секций нержавеющей и нержавеющей стали толщиной до 1,25 дюйма. Было упомянуто, что число ферритов у нас низкое. Можете ли вы объяснить, что это такое и как исправить проблему?

А: Это отличный вопрос. И да, мы можем помочь вам понять, что значит иметь низкое число ферритов и как этого избежать.

Сначала давайте рассмотрим, что такое нержавеющая сталь (SS), а затем как феррит влияет на сварные соединения. Черные стали и сплавы содержат более 50 процентов железа. Сюда входят все углеродистые и нержавеющие стали, а также другие определенные группы. Алюминий, медь и титан не содержат железа, поэтому являются отличными примерами сплавов цветных металлов.

Основным компонентом сплава является содержание железа не менее 90 процентов для углеродистой стали и от 70 до 80 процентов для SS. Чтобы быть классифицированным как SS, к нему должно быть добавлено не менее 11,5 процентов хрома. Содержание хрома выше этого минимального порога способствует образованию пленки оксида хрома на поверхности стали и предотвращает образование окисления, такого как ржавчина (оксид железа) или коррозия из-за химического воздействия.

Существует три основные группы SS: аустенитные, ферритные и мартенситные. Их названия происходят от кристаллических структур, из которых они состоят при комнатной температуре. Другая распространенная группа — дуплексная нержавеющая сталь, представляющая собой баланс между ферритом и аустенитом в кристаллической структуре.

Аустенитные марки, относящиеся к серии 300, содержат от 16 до 30 процентов хрома и от 8 до 40 процентов никеля, образуя преобладающую кристаллическую структуру аустенита. Чтобы способствовать образованию соотношения аустенит-феррит, в процессе выплавки стали добавляют стабилизаторы, такие как никель, углерод, марганец и азот. Некоторые распространенные марки: 304, 316 и 347. Эта группа немагнитна; обеспечивает хорошую коррозионную стойкость; и используется в основном в пищевой, химической, фармацевтической и криогенной промышленности. Контроль образования феррита обеспечивает превосходную вязкость при низких температурах.

Ферритная нержавеющая сталь, марки серии 400, полностью магнитна и содержит от 11,5 до 30 процентов хрома с первичной кристаллической структурой феррита. Чтобы способствовать образованию феррита, стабилизаторы включают хром, кремний, молибден и ниобий при производстве стали. Эти типы нержавеющей стали обычно используются в автомобильных выхлопных системах и электростанциях и имеют ограниченное применение при повышенных температурах. Несколько часто используемых типов: 405, 409, 430 и 446.

Мартенситные марки, также обозначаемые серией 400, такие как 403, 410 и 440, являются магнитными, содержат от 11,5 до 18 процентов хрома и имеют мартенситную кристаллическую структуру. Эта группа содержит наименьшее количество сплавов, что делает их производство наиболее дешевым. Они обеспечивают некоторую коррозионную стойкость; отличная прочность; и обычно используются для изготовления столовых приборов, стоматологического и хирургического оборудования, кухонной посуды и некоторых типов инструментов.

Когда вы свариваете нержавеющую сталь, тип основного материала и его применение в процессе эксплуатации определяют, какой присадочный металл следует использовать. Если вы используете процесс в среде защитного газа, вам, возможно, придется обратить особое внимание на смесь защитного газа, чтобы предотвратить определенные проблемы, связанные со сваркой.

Для сварки 304 с самим собой вам понадобится электрод E308/308L. Обозначение «L» означает низкий уровень углерода, что может помочь предотвратить межкристаллитную коррозию. Эти электроды имеют содержание углерода менее 0,03 процента; все, что превышает это значение, увеличит риск осаждения углерода на границах зерен и его связи с хромом с образованием карбидов хрома, что эффективно снижает коррозионную стойкость стали. Это может проявиться при наличии коррозии в зоне термического влияния (ЗТВ) сварного соединения нержавеющей стали. Еще одно соображение, касающееся нержавеющей стали марки L, заключается в том, что она имеет меньшую прочность на разрыв при повышенных температурах эксплуатации по сравнению с прямой маркой SS.