Ryðfrítt stál er stáltegund sem inniheldur króm, sem gefur því sterka ryðþol. Byggt á uppbyggingu þess er ryðfríu stáli flokkað í fjórar megingerðir: austenítískt, ferrítískt, martensítískt ogtvíhliða ryðfríu stáli. Hver tegund hefur einstaka eiginleika og sérstakar suðukröfur.
Ryðfrítt stál er framleitt með því að bæta króm við stál, sem skapar óvirkt ástand sem gerir efnið ónæmt fyrir ryð. Til að þessi eiginleiki virki verður króminnihaldið að vera að minnsta kosti 12%. Til að auka tæringarþol enn frekar er efnum eins og nikkel og mólýbdeni oft bætt við til að styrkja passiveringslagið.
Almennt séð nær „ryðfrítt stál“ í stórum dráttum til bæði ryðfríu og sýruþolnu stáli. Þó ryðfrítt stál sé ekki alltaf sýruþolið, þá býður sýruþolið stál venjulega yfirburða ryðþol vegna aukinnar efnasamsetningar.
Austenitískt ryðfrítt stál og suðueiginleikar þess
Austenítískt ryðfrítt stál inniheldur hátt hlutfall af króm og nikkel, myndar venjulega fullkomlega austenítíska uppbyggingu við stofuhita. Þetta stál býður upp á framúrskarandi mýkt, seigleika og tæringarþol. Við suðu hefur það hins vegar nokkrar áskoranir:
Millikorna tæring:
Þegar austenítískt ryðfrítt stál helst innan hitastigssviðsins 450 gráður til 850 gráður í langan tíma, geta Cr23C6 karbíð fallið út á kornamörkum, skapað krómeyt svæði og valdið tæringu á milli korna. Fyrirbyggjandi aðgerðir fela í sér að nota ofurlítið kolefni eða stöðugt suðuefni með frumefnum eins og títan eða níóbíum, beita suðutækni við lágt hitainntak og framkvæma lausnarmeðferð eftir suðu.
Heitar sprungur:
Vegna mikils varmaþenslustuðuls verður austenítískt ryðfrítt stál fyrir verulegu rýrnunarálagi við kælingu, sem gerir það viðkvæmt fyrir heitum sprungum. Til að koma í veg fyrir þetta er hægt að stilla suðumálmsamsetningu til að mynda tvíhliða uppbyggingu, með ferrítinnihaldi sem er stjórnað á milli 3% og 5%. Að auki getur val á viðeigandi rafskautshúðun dregið úr hættu á sprungum.
Spennutæringarsprungur:
Soðnar samskeyti í austenítískum ryðfríu stáli geta orðið fyrir seinvirkum sprungum við togálag í sérstöku ætandi umhverfi. Fyrirbyggjandi aðferðir fela í sér að velja samhæft suðuefni, tryggja rétta samsvörun milli suðu og grunnmálms, nota viðeigandi suðuferli og beita streitulosunarmeðferð eftir suðu.
Léleg suðumyndun:
Vegna mikils málmblöndunnar og lítillar vökvunar í bráðnu lauginni getur austenítískt ryðfrítt stál valdið lélegum yfirborðsgæði suðu. Til að bæta suðumyndun er hægt að nota tækni eins og wolfram óvirkt gas (TIG) suðu fyrir rótarleiðir, stjórna hitastigssviði svæðisins sem verður fyrir áhrifum hita og beita þröngri suðuperlutækni.
Ferritic ryðfríu stáli og suðueinkenni þess
Ferritic ryðfríu stáli inniheldur 10,5% til 30% króm og hefur líkamsmiðaða teningsgrindbyggingu. Það vantar venjulega nikkel en getur innihaldið lítið magn af mólýbdeni, títan eða níóbíum fyrir aukna eiginleika. Þetta stál hefur mikla hitaleiðni, litla varmaþenslu og framúrskarandi oxunar- og streitutæringarþol. Suðueiginleikar þess eru ma:
Suðuhæfni:
Vegna lágs varmaþenslustuðuls hefur ferrítískt ryðfrítt stál tilhneigingu til að mynda suðuálag, sem getur valdið sprungum. Forhitun fyrir suðu og hæg kæling á eftir eru nauðsynleg til að lágmarka streitu og forðast sprungur.
Millikorna tæring:
Ferritic ryðfríu stáli er viðkvæmt fyrir tæringu á milli korna, sérstaklega þegar kolefnisinnihaldið er hátt. Til að draga úr þessari áhættu er mælt með því að nota lágkolefnis eða stöðug suðuefni.
Tæringarþol:
Ferritic ryðfríu stáli býður upp á betri tæringarþol en austenitic316 ryðfríu stáli, sérstaklega í umhverfi með hátt klórinnihald. Þetta gerir það hentugur fyrir árásargjarn ætandi aðstæður.
Vélrænir eiginleikar:
Ferrítískt ryðfrítt stál hefur aðeins hærri ávöxtun og togstyrk en lágkolefnisstál, en lægri sveigjanleiki. Sérstaklega skal huga að því að viðhalda mýkt og seigleika suðu við suðu.
Brotleiki:
Ferrítískt ryðfrítt stál getur orðið brothætt við stofuhita, sérstaklega hákrómeinkunn. Að stjórna kælihraða meðan á suðu stendur og beita viðeigandi hitameðferð eftir suðu getur dregið úr þessu vandamáli.
Háhitabrot:
Við hærra hitastig getur ferritískt ryðfrítt stál orðið fyrir stökki vegna karbíðúrkomu. Hægt er að lágmarka þessa áhættu með því að stjórna kolefnis- og köfnunarefnisinnihaldi stálsins.
Martensitic ryðfríu stáli og suðueinkenni þess
Martensitic ryðfríu stáli er ryðfrítt stál með mikið kolefni með líkamsmiðjuðri teningsgrindbyggingu. Það nær miklum styrk og hörku með hitameðferð en hefur tiltölulega litla mýkt og seigleika. Helstu eiginleikar suðu eru:
Harðnandi tilhneiging:
Martensitic ryðfríu stáli hefur tilhneigingu til að mynda harða og brothætta martensitic uppbyggingu við kælingu eftir suðu, sem eykur hættuna á stökkleika og sprungum í soðnum samskeytum.
Forhitun og eftirhitameðferð:
Til að draga úr suðuálagi og koma í veg fyrir sprungur er forhitun fyrir suðu og hitameðferð eftir suðu nauðsynleg. Þessar ráðstafanir hjálpa til við að endurheimta hörku soðnu svæðisins.
Suðusprungur:
Vegna herðni og suðuálags er martensitic ryðfríu stáli viðkvæmt fyrir kuldasprungum, sérstaklega ef forhitun og eftirhitameðferð er ekki framkvæmd rétt.
Val á suðuefni:
Mikilvægt er að velja viðeigandi suðuefni. Lítið vetnis rafskaut eða suðuvír sem passa við efnasamsetningu móðurefnisins eru venjulega notuð til að draga úr sprunguhættu.
Suðuferli:
Val á réttu suðuferlinu, eins og bogsuðu eða TIG-suðu (wolfram inert gas), og stjórna suðubreytum skiptir sköpum til að ná hágæða suðu.
Kælihraði:
Kælihraði eftir suðu hefur veruleg áhrif á suðugæði. Hröð kæling eykur hættuna á harðnun og sprungum, á meðan hæg kæling getur dregið úr hörku á soðnu svæði.
Þannig að tryggja mikil suðugæði og afköst felur í sér að velja viðeigandi suðuefni, stjórna suðubreytum og framkvæma viðeigandi meðferð eftir suðu. Ítarlegur skilningur á suðueiginleikum ryðfríu stáli skiptir sköpum fyrir hönnun og framleiðslu á endingargóðum vélum.
