ลักษณะการเชื่อมของวัสดุโลหะที่ใช้กันทั่วไป

ความสามารถในการเชื่อมของวัสดุโลหะหมายถึงความสามารถของวัสดุโลหะเพื่อให้ได้รอยเชื่อมที่ดีเยี่ยมภายใต้สภาวะต่างๆ เช่น กระบวนการเชื่อมบางอย่าง รวมถึงวิธีการเชื่อม วัสดุการเชื่อม ข้อกำหนดในการเชื่อม และรูปแบบโครงสร้างการเชื่อม โลหะหากสามารถใช้ได้ทั่วไปมากกว่า และหากกระบวนการเชื่อมแบบธรรมดาได้รอยเชื่อมที่ดีเยี่ยมก็ถือว่าโลหะชนิดนี้มีประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี ความสามารถในการเชื่อมของวัสดุโลหะโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองด้าน: ความสามารถในการเชื่อมของกระบวนการและความสามารถในการเชื่อม

1. การเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน

(1) การเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำมีปริมาณคาร์บอนต่ำและมีแมงกานีสและซิลิกอนต่ำ ภายใต้สถานการณ์ปกติ จะไม่ทำให้โครงสร้างแข็งตัวหรือดับโครงสร้างอย่างรุนแรงเนื่องจากการเชื่อม เหล็กชนิดนี้มีความเป็นพลาสติกและทนต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม และมีความเป็นพลาสติกและความเหนียวของข้อต่อเชื่อมก็ดีเช่นกัน ดีมาก. โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนก่อนและหลังการเชื่อม และไม่จำเป็นต้องมีมาตรการกระบวนการพิเศษเพื่อให้ได้รอยเชื่อมที่มีคุณภาพน่าพอใจ ดังนั้นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจึงมีประสิทธิภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีที่สุดในบรรดาเหล็กทั้งหมด ประเภทของเหล็ก

(2) การเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง

เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า และความสามารถในการเชื่อมนั้นแย่กว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เมื่อ CE ใกล้ถึง 0.25% ความสามารถในการเชื่อมก็ดี เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น แนวโน้มการแข็งตัวจะเพิ่มขึ้น และภายใต้อิทธิพลของความร้อน ง่ายต่อการสร้างโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่มีความเป็นพลาสติกต่ำในพื้นที่ เมื่อการเชื่อมมีความแข็งมากหรือเลือกวัสดุการเชื่อมและพารามิเตอร์กระบวนการไม่ถูกต้อง อาจเกิดรอยแตกร้าวที่เกิดจากความเย็นได้ เมื่อการเชื่อมหลายชั้นเป็นการเชื่อมชั้นแรกของการเชื่อม โลหะฐานจะถูกหลอมรวมกับการเชื่อม คาร์บอนในสัดส่วนที่สูงจะเพิ่มปริมาณคาร์บอน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส ทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากความร้อนได้ง่าย นอกจากนี้ เมื่อปริมาณคาร์บอนสูง ความไวของรูพรุนก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

(3) การเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนสูง

เหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่มี CE มากกว่า 0.6% มีความสามารถในการชุบแข็งสูง ง่ายต่อการผลิตมาร์เทนไซต์คาร์บอนสูงที่แข็งและเปราะ ทำให้เกิดรอยแตกร้าวได้ง่ายในบริเวณรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับความร้อนทำให้การเชื่อมทำได้ยาก ดังนั้นเหล็กประเภทนี้โดยทั่วไปจึงไม่นิยมใช้ในการผลิตโครงสร้างเชื่อม และใช้ในการผลิตส่วนประกอบหรือชิ้นส่วนที่มีความแข็งสูงหรือทนต่อการสึกหรอ การเชื่อมส่วนใหญ่คือการซ่อมแซมชิ้นส่วนที่เสียหาย ชิ้นส่วนเหล่านี้ควรอบอ่อนก่อนการเชื่อมเพื่อลดรอยแตกร้าวจากการเชื่อม จากนั้นจึงอบด้วยความร้อนอีกครั้งหลังการเชื่อม .

2. การเชื่อมเหล็กความแข็งแรงสูงผสมต่ำ

ปริมาณคาร์บอนของเหล็กความแข็งแรงสูงโลหะผสมต่ำโดยทั่วไปไม่เกิน 0.20% และองค์ประกอบโลหะผสมโดยทั่วไปไม่เกิน 5% เป็นเพราะเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงโลหะผสมต่ำประกอบด้วยองค์ประกอบโลหะผสมจำนวนหนึ่งซึ่งประสิทธิภาพการเชื่อมค่อนข้างแตกต่างจากเหล็กกล้าคาร์บอน ลักษณะการเชื่อมแสดงไว้ใน:

(1) รอยร้าวจากการเชื่อมในรอยเชื่อม

เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงโลหะผสมต่ำแตกเย็นประกอบด้วย C.Mn.V.Nb และองค์ประกอบอื่น ๆ ที่เสริมความแข็งแรงของเหล็ก ดังนั้นจึงง่ายต่อการชุบแข็งระหว่างการเชื่อม โครงสร้างที่แข็งเหล่านี้มีความอ่อนไหวมาก ดังนั้นหากมีความแข็งมากหรือมีความเค้นยึดสูง หากกระบวนการเชื่อมที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวได้ง่าย นอกจากนี้รอยแตกดังกล่าวยังมีความล่าช้าซึ่งเป็นอันตรายอย่างยิ่ง สำหรับเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงผสมต่ำ Mn-Mo-Nb และ Mn-Mo-V เช่น 07MnCrMoVR เนื่องจาก Nb.V .Mo เป็นองค์ประกอบที่ส่งเสริมความไวสูงในการอุ่นรอยแตกร้าว ดังนั้นในระหว่างการอบชุบเหล็กประเภทนี้หลังการเชื่อม ควรใช้ความระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีอุณหภูมิละเอียดอ่อนของการอุ่นรอยแตกร้าว เพื่อป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวจากการอุ่นซ้ำ

(2) การเปราะและความอ่อนตัวของรอยเชื่อม

รอยเชื่อมที่เสื่อมสภาพจากความเครียดจำเป็นต้องผ่านกระบวนการเย็นต่างๆ (การตัดแบบแบลงก์ การกลิ้งถัง ฯลฯ) ก่อนทำการเชื่อม เหล็กจะทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติก หากพื้นที่ได้รับความร้อนเพิ่มเติมถึง 200 ถึง 450C จะเกิดการเสื่อมสภาพของความเครียด การเปราะที่เกิดจากความเครียดจะช่วยลดความเป็นพลาสติกของเหล็กและเพิ่มอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงที่เปราะส่งผลให้อุปกรณ์แตกหักง่าย การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมสามารถขจัดความชราของความเครียดของโครงสร้างที่เชื่อมและคืนความเหนียวกลับคืนมาได้

บริเวณที่ได้รับความร้อนของรอยเชื่อมจะอ่อนตัวลง เนื่องจากการกระทำของความร้อนในการเชื่อม ภายนอกโซนรับผลกระทบความร้อน (HAZ) ของเหล็กชุบแข็งและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำจึงได้รับความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิการอบคืนตัว โดยเฉพาะบริเวณใกล้กับ Ac1 ซึ่งจะทำให้เกิดโซนอ่อนตัวและมีความแข็งแรงลดลง โครงสร้างของโซน HAZ การอ่อนตัวจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของพลังงานของเส้นเชื่อมและอุณหภูมิการอุ่น แต่โดยทั่วไป ความต้านทานแรงดึงของโซนอ่อนตัวยังคงสูงกว่าขีดจำกัดล่างของค่ามาตรฐานของวัสดุฐาน ดังนั้นปัญหาการอ่อนตัวของโซนรับความร้อนของเหล็กประเภทนี้จึงจำเป็นต้องได้รับการประมวลผลอย่างเหมาะสมเท่านั้น โดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพของข้อต่อ

3. เชื่อมสแตนเลส

สเตนเลสสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภทตามโครงสร้างเหล็กที่แตกต่างกัน ได้แก่ สเตนเลสออสเทนนิติก สเตนเลสเฟอร์ริติก สเตนเลสมาร์เทนซิติก สเตนเลสดูเพล็กซ์ออสเทนนิติก-เฟอริติก เนื้อหาต่อไปนี้จะวิเคราะห์สเตนเลสออสเทนนิติกและสเตนเลสสองทางเป็นหลัก ลักษณะการเชื่อม

(1) การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

สเตนเลสออสเทนนิติกเชื่อมได้ง่ายกว่าสเตนเลสชนิดอื่น จะไม่เกิดการเปลี่ยนสถานะที่อุณหภูมิใดๆ และไม่ไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจน ข้อต่อสเตนเลสสตีลออสเทนนิติกยังมีความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดีในสถานะการเชื่อม ปัญหาหลักในการเชื่อมคือ: การเชื่อมการแตกร้าวด้วยความร้อน, การเปราะ, การกัดกร่อนตามขอบเกรน และการกัดกร่อนจากความเค้น ฯลฯ นอกจากนี้ เนื่องจากการนำความร้อนต่ำและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นขนาดใหญ่ ความเครียดในการเชื่อมและการเสียรูปจึงมีขนาดใหญ่ เมื่อทำการเชื่อม ควรใช้ความร้อนในการเชื่อมขนาดเล็กให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และไม่ควรทำการอุ่นก่อน และลดอุณหภูมิระหว่างชั้น ควรควบคุมอุณหภูมิระหว่างชั้นให้ต่ำกว่า 60C และรอยเชื่อมควรถูกเซ เพื่อลดอินพุตความร้อน ไม่ควรเพิ่มความเร็วในการเชื่อมมากเกินไป แต่ควรปรับกระแสการเชื่อมให้เข้ากับการลด

(2) การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกเฟอร์ริติกสองทาง

สเตนเลสสองทิศทางออสเทนนิติกเฟอร์ริติกเป็นสเตนเลสดูเพล็กซ์ที่ประกอบด้วยสองเฟส คือ ออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์ ผสมผสานข้อดีของเหล็กออสเทนนิติกและเหล็กเฟอร์ริติกเข้าด้วยกัน จึงมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และมีลักษณะการเชื่อมที่ง่าย ปัจจุบันเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์มีสามประเภทหลักๆ ได้แก่ Cr18, Cr21 และ Cr25 ลักษณะสำคัญของการเชื่อมเหล็กประเภทนี้คือ: แนวโน้มทางความร้อนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เมื่อเทียบกับสเตนเลสเฟอร์ริติกบริสุทธิ์ มีแนวโน้มเกิดการเปราะต่ำหลังการเชื่อม และระดับเฟอร์ไรต์ที่หยาบในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในการเชื่อมก็ต่ำเช่นกัน ดังนั้นความสามารถในการเชื่อมจึงดีกว่า เนื่องจากเหล็กประเภทนี้มีคุณสมบัติในการเชื่อมที่ดี จึงไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนก่อนและหลังการเชื่อมระหว่างการเชื่อม