Główny problem ze spawaniem
Podczas spawania głównymi składnikami spoiny są żelazo i nikiel, które są nieskończenie rozpuszczalne w sobie nawzajem i nie tworzą związków międzymetalicznych. Ogólnie rzecz biorąc, zawartość niklu w spoinie jest stosunkowo wysoka, więc w strefie stopienia spoiny nie utworzy się żadna warstwa dyfuzyjna. Głównym problemem spawania jest tendencja do tworzenia porów i gorących pęknięć w spoinie.
1. Aparaty szparkowe
Przy spawaniu stali z niklem i jego stopami, głównymi czynnikami wpływającymi na powstawanie porów w spoinie są zawartość tlenu, niklu i innych pierwiastków stopowych.
①Wpływ tlenu. Podczas spawania w ciekłym metalu może rozpuścić się więcej tlenu, a tlen utlenia się z niklem w wysokiej temperaturze, tworząc NiO. NiO może reagować z wodorem i węglem w ciekłym metalu, wytwarzając parę wodną i tlenek węgla. Gdy roztopiony staw krzepnie, taki jak Nie ma czasu na ucieczkę, a pozostałość w spoinie utworzy pory. W spoinie żelazo-nikiel z czystego niklu i spawania łukiem krytym Q235-A, im wyższa zawartość tlenu w spoinie, tym większa liczba porów w spoinie, pod warunkiem, że zawartość azotu i wodoru nie zmienia się zbytnio.
② wpływ niklu. W spoinach żelazo-nikiel rozpuszczalność tlenu w żelazie i niklu jest różna. Rozpuszczalność tlenu w ciekłym niklu jest większa niż w ciekłym żelazie, podczas gdy rozpuszczalność tlenu w stałym niklu jest mniejsza niż w stałym żelazie. Dlatego tlen Nagła zmiana rozpuszczalności niklu jest bardziej oczywista niż nagła zmiana krystalizacji żelaza. Dlatego gdy zawartość Ni w spoinie wynosi 15%~30%, tendencja do porowatości jest niewielka, a gdy zawartość Ni jest duża, tendencja do porowatości wzrasta dalej do 60%~90%, a rozpuszczona ilość stali nieuchronnie się zmniejszy, więc tendencja do tworzenia porowatości zmienia się. duża.
③ Wpływ innych pierwiastków stopowych. Gdy spoina żelazowo-niklowa zawiera mangan, chrom, molibden, aluminium, tytan i inne pierwiastki stopowe lub jest zgodna ze stopowaniem, odporność spoiny na porowatość może zostać poprawiona. Dzieje się tak, ponieważ mangan, tytan i aluminium mają działanie odtleniające, podczas gdy chrom i molibden zwiększają rozpuszczalność w stałym metalu spoiny. Dlatego odporność na porowatość spoin niklu i stali nierdzewnej 1Cr18Ni9Ti jest wyższa niż spoin niklu i stali Q235-A. Aluminium i tytan również wiążą azot w stabilnym związku i również poprawiają odporność spoiny na porowatość.
2. Pęknięcie gorące
W spoinie stali i niklu oraz jego stopów główną przyczyną pęknięć na gorąco jest to, że ze względu na wysoką zawartość niklu w spoinie o strukturze dendrytycznej, niektóre niskotopliwe kryształy eutektyczne koncentrują się na krawędziach grubych ziaren, osłabiając w ten sposób ziarna. Połączenie między nimi zmniejsza odporność na pękanie metalu spoiny. Ponadto nadmiernie wysoka zawartość niklu w metalu spoiny ma znaczący wpływ na pękanie na gorąco metalu spoiny. W spoinie żelazo-nikiel zanieczyszczenia takie jak tlen, siarka i fosfor mają również duży wpływ na tendencję spoiny do pękania na gorąco.
Gdy używany jest topnik beztlenowy, ilość pęknięć jest znacznie zmniejszona ze względu na zmniejszenie jakości szkodliwych zanieczyszczeń, takich jak tlen, siarka i fosfor w spoinie, zwłaszcza zmniejszenie zawartości tlenu. Ponieważ gdy jeziorko stopu krystalizuje, tlen i nikiel mogą tworzyć eutektykę Ni+NiO, temperatura eutektyki wynosi 1438 stopni, a tlen może również wzmacniać szkodliwe działanie siarki. Dlatego gdy zawartość tlenu w spoinie jest wysoka, tendencja do pękania na gorąco jest duża.
Elementy stopowe, takie jak Mn, Cr, Mo, Ti, Nb, mogą poprawić odporność na pękanie metalu spoiny. Mn, Cr, Mo, Ti i Nb to modyfikatory, które mogą udoskonalić strukturę spoiny i zakłócić jej kierunek krystalograficzny. Al i Ti to również silne odtleniacze, które mogą zmniejszyć zawartość tlenu w spoinie. Mn może tworzyć ogniotrwały związek MnS z S, zmniejszając w ten sposób szkodliwe działanie siarki.
Właściwości mechaniczne połączeń spawanych
Właściwości mechaniczne spoin żelazowo-niklowych są związane z materiałami spoiwa i parametrami spawania. Podczas spawania czystego niklu i stali niskowęglowej, gdy ekwiwalent Ni w spoinie jest mniejszy niż 30%, w warunkach szybkiego chłodzenia spoiny w spoinie pojawi się struktura martenzytyczna, co spowoduje gwałtowny spadek ciągliwości i wytrzymałości złącza. Dlatego też, aby uzyskać lepszą plastyczność i wytrzymałość złącza, ekwiwalent Ni w spoinie żelazowo-niklowej powinien być większy niż 30%.
