Основна проблема зі зварюванням
Під час зварювання основними компонентами шва є залізо і нікель, які нескінченно розчинні один в одному і не утворюють інтерметалічних сполук. Загалом вміст нікелю в зварному шві відносно високий, тому в зоні плавлення зварного з’єднання не утворюється дифузійний шар. Основною проблемою зварювання є тенденція до утворення пор і гарячих тріщин у зварному шві.
1. Продихи
При зварюванні сталі з нікелем і його сплавами основними факторами, що впливають на утворення пор у шві, є вміст кисню, нікелю та інших легуючих елементів.
①Вплив кисню. Під час зварювання в рідкому металі може бути розчинено більше кисню, і кисень окислюється нікелем при високій температурі з утворенням NiO. NiO може реагувати з воднем і вуглецем у рідкому металі з утворенням водяної пари та оксиду вуглецю. Коли розплавлений басейн твердне, наприклад, немає часу вийти, і залишився в зварному шві утворить пори. У залізо-нікелевому зварюванні чистого нікелю та зварюванні під флюсом Q235-A чим вищий вміст кисню в зварному шві, тим більша кількість пор у зварному шві за умови, що вміст азоту та водню не сильно змінитися.
② вплив нікелю. У залізо-нікелевих швах розчинність кисню в залізі та нікелі різна. Розчинність кисню в рідкому нікелі більша, ніж у рідкому чавуні, тоді як розчинність кисню в твердому нікелі менша, ніж у твердому чавуні. Отже, кисень Раптова зміна розчинності нікелю більш очевидна, ніж раптова зміна кристалізації заліза. Таким чином, коли вміст Ni у зварному шві становить 15% ~ 30%, тенденція до пористості мала, а коли вміст Ni великий, тенденція до пористості збільшується до 60% ~ 90%, і розчинена кількість сталі буде неминуче зменшуються, тому змінюється тенденція до утворення пористості. великий.
③ Вплив інших легуючих елементів. Якщо залізо-нікелевий зварний шов містить марганець, хром, молібден, алюміній, титан та інші легуючі елементи або відповідає легуванню, стійкість до пористості зварного шва може бути покращена. Це пояснюється тим, що марганець, титан і алюміній мають ефект розкислення, тоді як хром і молібден підвищують розчинність у твердому металі зварного шва. Таким чином, стійкість до пористості зварних швів нікелю та нержавіючої сталі 1Cr18Ni9Ti вища, ніж у зварних швів нікелю та сталі Q235-A. Алюміній і титан також фіксують азот у стабільну сполуку, а також покращують стійкість зварного шва до пористості.
2. Гарячий крек
У зварному шві сталі, нікелю та його сплавів основною причиною появи гарячих тріщин є те, що через високий вміст нікелю зварного шва з дендритною структурою деякі легкоплавкі евтектичні кристали концентруються на краях грубих зерен, тим самим послаблюючи зерна. З'єднання між ними знижує тріщиностійкість наплавленого металу. Крім того, надмірно високий вміст нікелю в металі шва значно впливає на гаряче розтріскування металу шва. У залізо-нікелевому зварному шві домішки, такі як кисень, сірка та фосфор, також мають великий вплив на схильність до гарячих тріщин зварного шва.
При використанні безкисневого флюсу кількість тріщин значно зменшується за рахунок зниження якості шкідливих домішок, таких як кисень, сірка, фосфор у шві, особливо зниження вмісту кисню. Оскільки під час кристалізації розплавленого басейну кисень і нікель можуть утворювати евтектику Ni+NiO, температура евтектики становить 1438 градусів, а кисень також може посилити шкідливу дію сірки. Тому, коли вміст кисню в зварному шві високий, тенденція до гарячих тріщин велика.
Такі легуючі елементи, як Mn, Cr, Mo, Ti, Nb, можуть підвищити стійкість металу шва до розтріскування. Mn, Cr, Mo, Ti та Nb є модифікаторами, які можуть покращити структуру зварного шва та порушити його кристалографічний напрямок. Al і Ti також є сильними розкислювачами, які можуть знизити вміст кисню в зварному шві. Mn може утворювати тугоплавку сполуку MnS з S, тим самим зменшуючи шкідливий вплив сірки.
Механічні властивості зварних з'єднань
Механічні властивості залізо-нікелевих зварних з'єднань пов'язані з матеріалами присадного металу і параметрами зварювання. При зварюванні чистого нікелю і низьковуглецевої сталі, коли Ni еквівалент в зварному шві менше 30%, за умови швидкого охолодження зварного шва в шві виникає мартенситна структура, що призводить до різкого зниження пластичності і міцність суглоба. Тому, щоб отримати кращу пластичність і міцність з'єднання, еквівалент Ni в залізо-нікелевому зварному шві повинен бути більше 30%.
