Do drutu spawalniczego zawierającego Si, Mn, S, P, Cr, Al, Ti, Mo, V i inne pierwiastki stopowe. Poniżej opisano wpływ tych pierwiastków stopowych na wydajność spawania:
Krzem (Si)
Krzem jest najczęściej stosowanym pierwiastkiem odtleniającym w drucie spawalniczym. Może zapobiegać łączeniu się żelaza z utlenianiem i może redukować FeO w roztopionym jeziorku. Jeśli jednak zastosuje się samo odtlenienie krzemu, powstały SiO2 ma wysoką temperaturę topnienia (około 1710°C), a powstałe cząstki są małe, co utrudnia wypłynięcie ze stopionego jeziorka, co może łatwo spowodować wtrącenia żużla w spawać metal.
Mangan (Mn)
Działanie manganu jest podobne do działania krzemu, ale jego zdolność odtleniania jest nieco gorsza niż krzemu. Dzięki samemu odtlenianiu manganu wytworzony MnO ma większą gęstość (15,11 g/cm3) i nie jest łatwo wypłynąć ze stopionego basenu. Mangan zawarty w drucie spawalniczym, oprócz odtleniania, może również łączyć się z siarką, tworząc siarczek manganu (MnS), i być usuwany (odsiarczanie), dzięki czemu może zmniejszyć tendencję do pęknięć gorących powodowanych przez siarkę. Ponieważ do odtleniania stosuje się sam krzem i mangan, trudno jest usunąć odtlenione produkty. Dlatego obecnie najczęściej stosuje się wspólne odtlenianie krzemowo-manganowe, dzięki czemu powstałe SiO2 i MnO można połączyć w krzemian (MnO·SiO2). MnO·SiO2 ma niską temperaturę topnienia (około 1270°C) i niską gęstość (około 3,6 g/cm3) i może kondensować w duże kawałki żużla i unosić się w stopionym jeziorku, aby osiągnąć dobry efekt odtleniania. Mangan jest również ważnym pierwiastkiem stopowym stali i ważnym pierwiastkiem zwiększającym hartowność, który ma ogromny wpływ na wytrzymałość metalu spoiny. Gdy zawartość Mn jest mniejsza niż 0,05%, ciągliwość metalu spoiny jest bardzo wysoka; gdy zawartość Mn jest większa niż 3%, jest bardzo kruchy; gdy zawartość Mn wynosi 0,6-1,8%, metal spoiny ma wyższą wytrzymałość i udarność.
Siarka (S)
Siarka często występuje w postaci siarczku żelaza w stali i jest rozprowadzana na granicy ziaren w postaci sieci, znacznie zmniejszając w ten sposób wytrzymałość stali. Temperatura eutektyczna żelaza i siarczku żelaza jest niska (985°C). Dlatego podczas obróbki na gorąco, ponieważ temperatura rozpoczęcia obróbki wynosi zazwyczaj 1150-1200°C, a eutektyka żelaza i siarczku żelaza uległa stopieniu, co powoduje pękanie podczas obróbki, zjawisko to nazywa się tak zwaną „kruchością siarki na gorąco”. . Ta właściwość siarki powoduje, że podczas spawania w stali powstają pęknięcia na gorąco. Dlatego zawartość siarki w stali jest na ogół ściśle kontrolowana. Główna różnica między zwykłą stalą węglową, wysokiej jakości stalą węglową i zaawansowaną stalą wysokiej jakości polega na ilości siarki i fosforu. Jak wspomniano wcześniej, mangan ma działanie odsiarczające, ponieważ mangan może tworzyć z siarką siarczek manganu (MnS) o wysokiej temperaturze topnienia (1600°C), który jest rozprowadzany w ziarnie w postaci granulatu. Podczas obróbki na gorąco siarczek manganu wykazuje wystarczającą plastyczność, eliminując w ten sposób szkodliwe działanie siarki. Dlatego korzystne jest utrzymanie określonej ilości manganu w stali.
Fosfor (P)
Fosfor można całkowicie rozpuścić w ferrycie w stali. Jego wzmacniający wpływ na stal ustępuje jedynie węglowi, który zwiększa wytrzymałość i twardość stali. Fosfor może poprawić odporność stali na korozję, podczas gdy plastyczność i wytrzymałość są znacznie zmniejszone. Zwłaszcza w niskich temperaturach wpływ jest poważniejszy i nazywa się to tendencją fosforu do zimnego klęczenia. Dlatego jest niekorzystny dla spawania i zwiększa wrażliwość stali na pękanie. Jako zanieczyszczenie należy również ograniczyć zawartość fosforu w stali.
Chrom (Cr)
Chrom może zwiększyć wytrzymałość i twardość stali bez zmniejszania plastyczności i wytrzymałości. Chrom ma dużą odporność na korozję i kwasoodporność, dlatego austenityczna stal nierdzewna na ogół zawiera więcej chromu (ponad 13%). Chrom ma również dużą odporność na utlenianie i odporność na ciepło. Dlatego chrom jest również szeroko stosowany w stali żaroodpornej, takiej jak 12CrMo, 15CrMo, 5CrMo i tak dalej. Stal zawiera pewną ilość chromu [7]. Chrom jest ważnym pierwiastkiem składowym stali austenitycznej i pierwiastkiem ferrytycznym, który może poprawić odporność na utlenianie i właściwości mechaniczne stali stopowej w wysokiej temperaturze. W austenitycznej stali nierdzewnej, gdy całkowita zawartość chromu i niklu wynosi 40%, gdy Cr/Ni = 1, występuje tendencja do pękania na gorąco; gdy Cr/Ni = 2,7, nie ma tendencji do pękania na gorąco. Dlatego też, gdy Cr/Ni = 2,2 do 2,3 na ogół w stali 18-8, chrom łatwo daje się wytwarzać węgliki w stali stopowej, co pogarsza przewodzenie ciepła stali stopowej, a tlenek chromu jest łatwy w produkcji, co utrudnia spawanie.
Aluminium (AI)
Aluminium jest jednym z silnych pierwiastków odtleniających, dlatego użycie aluminium jako środka odtleniającego może nie tylko wytworzyć mniej FeO, ale także łatwo zredukować FeO, skutecznie hamować reakcję chemiczną gazowego CO wytwarzanego w stopionym jeziorku i poprawiać odporność na CO pory. Ponadto aluminium może również łączyć się z azotem w celu wiązania azotu, dzięki czemu może również zmniejszać pory azotu. Jednakże w wyniku odtleniania aluminium powstały Al2O3 ma wysoką temperaturę topnienia (około 2050°C) i występuje w jeziorku stopionym w stanie stałym, co prawdopodobnie powoduje wtrącanie się żużla do spoiny. Jednocześnie drut spawalniczy zawierający aluminium łatwo powoduje odpryski, a wysoka zawartość aluminium zmniejszy również odporność metalu spoiny na pękanie termiczne, dlatego zawartość aluminium w drucie spawalniczym musi być ściśle kontrolowana i nie powinna być zbyt duża dużo. Jeśli zawartość aluminium w drucie spawalniczym będzie odpowiednio kontrolowana, twardość, granica plastyczności i wytrzymałość metalu spoiny na rozciąganie ulegną niewielkiej poprawie.
Tytan (Ti)
Tytan jest również silnym pierwiastkiem odtleniającym i może również syntetyzować TiN z azotem w celu wiązania azotu i poprawy odporności metalu spoiny na pory azotu. Jeśli zawartość Ti i B (boru) w strukturze spoiny jest odpowiednia, strukturę spoiny można udoskonalić.
Molibden (Mo)
Molibden w stali stopowej może poprawić wytrzymałość i twardość stali, rozdrobnić ziarna, zapobiec kruchości odpuszczania i tendencji do przegrzania, poprawić wytrzymałość w wysokich temperaturach, wytrzymałość na pełzanie i trwałą wytrzymałość, a gdy zawartość molibdenu jest mniejsza niż 0,6%, może poprawić plastyczność, zmniejsza skłonność do pękania i poprawia udarność. Molibden ma tendencję do sprzyjania grafityzacji. Dlatego też zwykła stal żaroodporna zawierająca molibden, taka jak 16Mo, 12CrMo, 15CrMo itp., zawiera około 0,5% molibdenu. Gdy zawartość molibdenu w stali stopowej wynosi 0,6-1,0%, molibden zmniejszy plastyczność i wytrzymałość stali stopowej oraz zwiększy tendencję stali stopowej do hartowania.
Wanad (V)
Wanad może zwiększyć wytrzymałość stali, udoskonalić ziarna, zmniejszyć tendencję do wzrostu ziaren i poprawić hartowność. Wanad jest stosunkowo silnym pierwiastkiem tworzącym węgliki, a utworzone węgliki są stabilne w temperaturze poniżej 650 °C. Efekt utwardzania w czasie. Węgliki wanadu mają stabilność w wysokiej temperaturze, co może poprawić twardość stali w wysokich temperaturach. Wanad może zmieniać rozkład węglików w stali, ale wanad łatwo tworzy ogniotrwałe tlenki, co zwiększa trudność spawania gazowego i cięcia gazowego. Ogólnie rzecz biorąc, gdy zawartość wanadu w spoinie wynosi około 0,11%, może on odgrywać rolę w wiązaniu azotu, zamieniając niekorzystne w korzystne.
Czas publikacji: 22 marca 2023 r
