Schaefflerov dijagram i njegova praktična upotreba

Što je Schaefflerov dijagram?

Schaefflerov dijagram važan je alat za predviđanje sastava vaših zavarenih naslaga od nehrđajućeg čelika.

Ovisno o legirajućim elementima prisutnim u zavaru, Schaefflerov dijagram daje predviđanja o različitim fazama (strukturama) prisutnim u zavaru.

Dijagram je učinkovit alat za predviđanje faze za austenitne nehrđajuće čelike s udjelom ugljika do 0,12%.

U zavarenim spojevima od nehrđajućeg čelika (pretežno austenitnog tipa – SS316L, SS321, na primjer), ferit igra ključnu ulogu eliminirajući vruće pukotine tijekom skrućivanja zavara.

‘Konstitucijski dijagrami’ kao što je Schaefflerov dijagram vrlo su korisni u takvim situacijama za točno predviđanje razine ferita u zavarenom sloju na temelju kemijskog sastava.

Ovo se predviđanje temelji na feritnim i austenitnim stabilizatorima prisutnim u zavaru. Schaefflerov dijagram koristan je u procjeni mikrostrukture zavarenog sloja i sastava dodatnog metala potrebnog za proizvodnju propisane količine ferita u zavarenom sloju.

Ekvivalent kroma (nacrtan na vodoravnoj liniji) izračunat je iz težinskog postotka elemenata koji tvore ferit (Cr, Si, Mo, Nb, W), a ekvivalent nikla (nacrtan na okomitoj liniji) izračunat je iz težinskog postotka elementi koji tvore austenit (C, Ni, Mn, Cu, N).

Položaj u Schaefflerovom dijagramu definiran Cr- i Ni-ekvivalentima daje udjele martenzita, austenita i ferita u rezultirajućoj mikrostrukturi.

Pročitajte više o dijagramima konstitucije:

1. Delongov dijagram i njegova praktična upotreba.
2. WRC-1992 Dijagram i njegova praktična upotreba.

Formula ekvivalenta nikla (Ni-Eq) i ekvivalenta kroma (Cr-Eq)

Schaefflerov dijagram može se koristiti za prikaz utjecaja udjela dva legirajuća elementa (a time i sastava legure) na strukturu postignutu nakon brzog hlađenja od 1050°C do sobne temperature.

Dijagram pokazuje kako na mikrostrukturu zavara utječu legirajući elementi u nehrđajućem čeliku, baza osim nikla (Ni-austenitni stabilizator) i oni koji djeluju kao krom (Cr-feritni stabilizator).

Skupina ekvivalenta nikla (Ni-Eq) uključuje Ni i učinak C i Mn. Kromov ekvivalent (Cr-Eq) uključuje učinke Cr, Mo, Si i Cb. Za procjenu mikrostrukture naslaga Cr i Ni ekvivalenti izračunavaju se pomoću sljedećih jednadžbi:

• Formula Cr ekvivalenta = %Cr + %Mo + 1,5(%Si) + 0,5(%Cb)
• Ni ekvivalent Formula = (%Ni)+30(%C+%N)+0,5(Mn+%Cu+%Co)

Schaefflerov dijagram vrlo je koristan za austenitne osnovne metale zavara za predviđanje konačne strukture zavara.

Ispod Schaefflerovog dijagrama prikazani su položaji raznih dodataka za zavarivanje s njihovom odgovarajućom mikrostrukturom naslaga zavarivanja.

Praktični primjer za Schaefflerov dijagram za različito zavarivanje

Kao što smo saznali, položaj mikrostrukture zavara u Schaefflerovom dijagramu lociran je pomoću Cr-Eq i Ni-Eq osnovnih metala.

Dobivena vrijednost se označava na koordinatama dijagrama i locira se točka. Mikrostruktura vrha je ona predviđena za naslage tog sastava.

Moguće je ucrtati sastav žice za punjenje i sastav osnovnog metala te ih povezati linijom i dobiveni zavar bi bio duž te linije.

Korištenjem Schaefflerovog dijagrama, moguće je odabrati dodatni metal koji će izbjeći ferit ili martenzit, po želji u zavarenom sloju nehrđajućeg čelika.

Schaefflerov dijagram također se može koristiti za predviđanje sastava zavarenog sloja pri zavarivanju različitih materijala od nehrđajućeg čelika.

Schaefflerov dijagram na gornjoj slici predstavlja primjer gore navedenog za slučaj niskolegiranog čelika razreda C15 (EN 1.0401), (A), koji je zavaren na nehrđajući čelik AISI 304 (1.4301), (B), koristeći ER309LMo (ER 23 12 2 L) žica za punjenje (D).

Rezultirajući talog zavara na mjestu E, blizu B (304) imat će feritnu vrijednost u rasponu od 10%.

Kemijski sastav gornja tri materijala u raspravi je dat u nastavku:

Kemijski sastav % čelika C15 (1.0401): EN 10277-2-2008

C	Si	Mn	P	S
0,12 – 0,18	maksimalno 0,4	0,3 – 0,8	maksimalno 0,045	maksimalno 0,045

Kemijski sastav % čelika X5CrNi18-10 (1.4301): EN 10088-2-2005

C	Si	Mn	Ni	P	S	Kr	N
maksimalno 0,07	maksimalno 1	maksimalno 2	8 – 10.5	maksimalno 0,045	maksimalno 0,015	17.5 – 19.5	najviše 0,11

Kemijski sastav % kvalitete 309LMo ( 309LMo )

C	Si	Mn	Ni	P	S	Kr	Mo	Cu
maksimalno 0,03	najviše 0,65	1 – 2.5	12 – 14	maksimalno 0,03	maksimalno 0,03	23 – 25	2 – 3	najviše 0,75

Pogledajte naš YouTube video za interaktivno učenje animacije o Schaefflerovom dijagramu i njegovoj važnosti.

Praktična važnost Schaefflerovog dijagrama

Utvrđeno je da do mikropukotina ne dolazi kada austenitni metal za zavarivanje ima oko 3 do 5% ferita u svojoj mikrostrukturi.

Praksa koja se općenito slijedi je stoga odabir sastava dodatnog metala na takav način da naneseni metal za zavarivanje ima dupleksnu strukturu austenit-ferita.

Za određivanje količine ferita koji će se formirati u austenitnom metalu zavara danog sastava koristi se Schaefflerov dijagram.

U ovom dijagramu, ekvivalent nikla ucrtan je na ordinatnoj ili okomitoj osi, a ekvivalent kroma na apscisnoj ili vodoravnoj osi.

Ekvivalent nikla izračunava se pomoću formule dane na slici, koja koristi težinske postotke uobičajenih stabilizirajućih elemenata austenita nikla, ugljika i mangana.

Ekvivalent kroma se na sličan način izračunava pomoću dane formule, koja je izvedena iz težinskih postotaka uobičajenih feritnih stabilizatora kroma, molibdena, silicija i kolumbija.

Niz tamnih linija na dijagramu označava zone mikrostruktura metala šava. Slika također pokazuje položaje različitih standardnih zavarenih metala u dijagramu.

Na primjer, metal za zavarivanje E 310 označen je kao potpuno austenitan, dok je metal za zavarivanje E308 prikazan kao dvostruka struktura s 5-7% ferita.

Fazni dijagram nehrđajućeg čelika

Fazni dijagram je grafički prikaz različitih faza koje se javljaju tijekom zagrijavanja ili hlađenja materijala. Fazni dijagram nehrđajućeg čelika je alat koji se može koristiti za razumijevanje ponašanja ovog metala tijekom različitih procesa toplinske obrade.

Najvažniji aspekt faznog dijagrama je linija koja dijeli čvrstu i tekuću fazu. Ova linija je poznata kao točka taljenja.

Talište nehrđajućeg čelika je između 2550 i 2785°F. Iznad ove temperature metal je u tekućem stanju. Ispod te temperature metal je u čvrstom stanju.

Drugi važan aspekt faznog dijagrama je linija koja dijeli austenitnu i feritnu fazu. Ova linija je poznata kao temperatura transformacije.

Temperatura transformacije nehrđajućeg čelika je između 1400 i 1600 stupnjeva Fahrenheita, ovisno o stupnju nehrđajućeg čelika. Iznad ove temperature metal je u austenitnom stanju.

Slični postovi

Open this in UX Builder to add and edit content