Kako izračunati sadržaj ferita u nehrđajućem čeliku?

Važnost ferita u zavarivanju austenitnog i dupleks nehrđajućeg čelika

Karakteristika austenitnog nehrđajućeg čelika je njihova osjetljivost na vruće-kratke pukotine nakon zavarivanja. Ovo se također naziva mikropukotinama.

Ovaj problem se ispravlja korištenjem elektroda koje talože metal za zavarivanje koji sadrži malu količinu ferita.

Zbog toga većina elektroda za zavarivanje austenitnog nehrđajućeg čelika sadrži 3 do 10% ferita iako isti čelični osnovni materijal ne sadrži ferit.

Za rad na niskim temperaturama, metal zavara trebao bi imati sadržaj ferita u rasponu od 4 do 10%.

Slično tome, kontrola ferita vrlo je kritična u dupleks zavarenim spojevima od nehrđajućeg čelika. Dupleksni zavari od nehrđajućeg čelika i HAZ koji imaju veliku količinu ferita mogu imati nisku udarnu žilavost, smanjenu duktilnost i smanjenu otpornost na koroziju.

Stoga je kontrola ferita vrlo poželjna kod zavarivanja dupleks nehrđajućeg čelika.

Što je feritna faza u nehrđajućem čeliku?

Ferit je kubična (BCC) kristalna faza željeza i drugih metala.

Ima nizak udio ugljika i koristi se u nehrđajućem čeliku za sprječavanje taloženja karbida i senzibilizacije. Riječ ferit dolazi od latinske riječi za željezo, ferrum.

Nehrđajući čelik je legura željeza, kroma, nikla i drugih metala. Mikrostruktura nehrđajućeg čelika je raspored ovih različitih metala u kristalnoj rešetki.

Tri glavne mikrostrukture nehrđajućeg čelika su austenit, ferit i martenzit.

Ferit je najjeftinija i najraširenija faza nehrđajućeg čelika. Nemagnetski je i ima dobru duktilnost i žilavost. Feritna faza se postiže dodavanjem kroma željezu ili drugim feritnim stabilizatorima.

Količina ugljika u feritnoj fazi kontrolira otpornost na koroziju. Ako ima manje od 0,03% ugljika, čelik će biti osjetljiv na interkristalnu koroziju.

Metode proračuna ferita

WRC-1992 Fazni dijagram ((daje feritni broj) i ESPY dijagram (daje postotak ferita) mogu se koristiti za predviđanje sadržaja ferita u zavarenom talogu pomoću kemijskog sastava zavara.

Drugi fazni dijagrami kao što su (SCHAEFFLER ili DELONG) koji ne računaju količinu dušika i bakra- ne mogu se koristiti za dvostruke zavare nehrđajućeg čelika.

Metode mjerenja ferita

Određivanje sadržaja ferita u austenitnim čelicima može se izvršiti metalografski pomoću mikropresjeka (destruktivno) ili magnetoinduktivno (nedestruktivno) kao što je feritoskop (rezultati u F% ili FN) ili magnetomjer (rezultati u FN ) neposredno na zavarivanju.

Međutim, u magnetoinduktivnom ispitivanju, očitanje je funkcija kemijskog sastava legure.

Stoga, kada se radi o visokom sadržaju ferita, naznačeni sadržaj ferita ne odgovara stvarnom sadržaju u materijalu, budući da visokolegirani ferit ima slabiju magnetsku reakciju od istog sadržaja ferita s nižim potencijalom legure.

Iz tih razloga, Feritni broj (FN) uveden je za označavanje sadržaja ferita (EN ISO 8249 i EN ISO 17 655).

Gore navedene metode određivanja ferita ne mogu se koristiti za lokalizirana mjerenja ferita. Za mjerenje ferita u lokalnom području, Tehnika metalografske mreže koristi se.

Metoda se izvodi u skladu sa standardom ASTM E562 na visokoj razini povećanja obično više od 400X za mjerenje ferita.

Povećanje igra važnu ulogu u mjerenju ferita u metodi mreže kao što je istaknuto na donjoj slici.

Druge tehnike mjerenja ferita također se koriste u industriji. Jedna glavna vrsta je analiza slike mjerenja ferita prema ASTM E1245.

Raspon sadržaja ferita za kvalifikaciju dupleksnog zavarivanja nehrđajućeg čelika

U Duplex zavarenim spojevima od nehrđajućeg čelika i zoni pod utjecajem topline (HAZ), sadržaj ferita mora biti unutar dolje navedenog raspona:

1. U metalu šava—30% do 65%,
2. U zoni utjecaja topline ili ZUT-40% do 65%,
3. u osnovnom metalu—40% do 60%.

NAPOMENA 1: Sadržaj ferita ispod 25% također se može prihvatiti za zavarivanje gdje se testovi korozije ili drugi srodni testovi mogu pokazati zadovoljavajućim.

Zavarivanje koje se provodi pomoću potrošnog materijala na bazi nikla ne zahtijeva mjerenje sadržaja ferita.

NAPOMENA 2: Koristite sljedeću formulu za pretvaranje % ferita u FN:

1. Za 22 % Cr duplex nehrđajući čelik, ferit % = 0,7 × FN;
2. Za 25 % Cr duplex i super duplex nehrđajuće čelike, ferit % = 0,65 × FN.

Utjecaj elemenata i brzine hlađenja na % ferita

Utjecaj legirajućih elemenata i brzine hlađenja na ferit je značajan. Dodavanje legirajućih elemenata mijenja topljivost ugljika u željezu i, kao rezultat toga, raspodjelu ugljika između ferita i austenita.

Količina ugljika koja se može otopiti u željezu na određenoj temperaturi poznata je kao granica topljivosti.

Brzina hlađenja utječe na mikrostrukturu i svojstva ferita utječući na brzinu transformacije austenita u ferit.

Sporo hlađenje daje dovoljno vremena da ugljik difundira iz otopine, što rezultira višom koncentracijom ugljika u feritu i nižom koncentracijom u austenitu.

To rezultira većim udjelom tjelesno centriranog kubičnog (BCC) ferita nego plošno centriranog kubičnog (FCC) austenita.

To se može klasificirati na sljedeći način:

• Brzo hlađenje — visok sadržaj ferita
• Sporo hlađenje — niska razina ferita

Učinak ferita i austenita u dupleks nehrđajućem čeliku

Duplex nehrđajući čelici postaju sve popularniji u industriji zbog svoje visoke čvrstoće i otpornosti na koroziju.

Međutim, na ta svojstva uvelike utječe mikrostruktura materijala, koji je mješavina ferita i austenita.

U ovom ćemo članku raspravljati o utjecaju ferita i austenita na svojstva duplex nehrđajućeg čelika.

Ferit je odgovoran za visoku čvrstoću duplex nehrđajućeg čelika. Tvrđi je i jači od austenita, ali je i krtiji.

Prisutnost ferita povećava rizik od pucanja tijekom zavarivanja ili druge toplinske obrade.

Austenit, s druge strane, doprinosi otpornosti dupleks nehrđajućeg čelika na koroziju. Otporniji je na djelovanje kiselina i drugih kemikalija od ferita.

Metalografska ispitivanja

Metalografska ispitivanja rijetko se traže u specifikacijama (npr. ASME odjeljak VIII ili AWS D1.1), ali se obično koriste za kontrolu kvalitete i tijekom inspekcije.

Ciljevi metalografskih ispitivanja su odrediti čvrstoću zavara, ispitati opseg i distribuciju nemetalnih inkluzija u zavaru.

Koristan je za provjeru broja i rasporeda zavarenih krugova, za određivanje metalurške strukture u zoni taljenja i zoni utjecaja topline te za provjeru dubine prodiranja zavara.

Uzorci se dobivaju iz probnog zavara sečenjem ili iz proizvodnog zavara trepaniranjem.

Trepaniranje znači mehaničko uklanjanje zavarenog dijela spoja u jednom komadu posebnim alatom, koji ostavlja udubljenje u spoju koje se lako može popuniti zavarivanjem.

Iz ovih uzoraka, makro uzorci ili mikro uzorci se pripremaju odgovarajućim postupcima jetkanja kako slijedi:

Makro-uzorci u metalografiji

Ako se želi izbjeći brušenje i poliranje površine poprečnog presjeka, može se izravno staviti uzorak u kipuću 50% otopinu klorovodične kiseline u vodi oko 30 minuta.

Alternativno, prvo se može izbrusiti i zagladiti površinu brusnim kotačem ili brusnim papirom, a zatim snažno istrljati površinu komadićem pamuka koji je potpuno natopljen otopinom jednog dijela krutog amonijevog persulfata u devet težinskih dijelova vode.

Ovo trljanje mora se ponavljati sve dok se na zavaru ne pojavi jasno definirana makrostruktura.

Nakon nagrizanja, uzorci se temeljito operu čistom vodom i obrišu. Zatim se potope u etilni alkohol, izvade i osuše na zraku.

Ako se primjerak želi konzervirati, može se nanijeti sloj tankog, prozirnog laka, tako da površina ne hrđa tijekom skladištenja.

Mikro-uzorci u metalografiji

Ovi uzorci moraju biti pripremljeni s visoko uglačanom površinom poput zrcala i ugravirani odgovarajućim kemikalijama i tehnikama ovisno o vrsti legure i mikrostrukturama koje tražite.

Postupak pripreme i ispitivanja uzoraka je kompliciran i zahtijeva odgovarajuću opremu i obučenog metalografa.

Tumačenje fotomikrografija također zahtijeva dobro poznavanje fizikalne metalurgije.

Slični postovi

Open this in UX Builder to add and edit content