Perché la saldatura dell'acciaio martensitico è una sfida? Questo articolo approfondisce le complessità della saldatura di questo materiale ad alta resistenza, evidenziando la sua tendenza all'indurimento e alla fessurazione. Imparerete le tecniche e le precauzioni specifiche necessarie per garantire il successo delle saldature, dal preriscaldamento ai trattamenti post-saldatura. Grazie alla comprensione di questi metodi, è possibile ottenere saldature durature e affidabili sull'acciaio martensitico.
La microstruttura dell'acciaio martensitico (MS) è prevalentemente martensitica. Vanta un'elevata resistenza alla trazione, con una resistenza massima che raggiunge i 1600 MPa. Per migliorare la plasticità, l'acciaio deve essere temprato, in modo da mantenere una sufficiente formabilità nonostante l'elevata resistenza.
Attualmente, Acciaio martensitico ha il livello di resistenza più elevato tra le piastre di acciaio ad alta resistenza disponibili in commercio.
Acciaio martensitico è classificato in due tipi:
L'acciaio martensitico è noto per la sua forte tendenza alla tempra, che può essere ottenuta mediante raffreddamento ad aria ad alta temperatura. austenite per formare una struttura di martensite. Tuttavia, l'1Cr13 con bassa contenuto di carbonio forma una struttura semi-martensitica con martensite e ferrite dopo la tempra.
Il primo tipo di acciaio martensitico è utilizzato principalmente in condizioni generali di resistenza alla corrosione, come in atmosfera, in acqua di mare e in acido nitrico, oltre che in componenti che richiedono un certo livello di resistenza. Il secondo tipo è utilizzato principalmente per gli acciai resistenti al calore.
Gli acciai martensitici hanno una forte tendenza all'indurimento. Quando sono raffreddati ad aria, gli acciai ad alta durezza martensite possono essere prodotti. Tuttavia, questo porta anche alla peggiore saldabilità tra tutti gli acciai inossidabili e gli acciai alto-legati resistenti al calore.
I seguenti problemi sono comunemente riscontrati durante la saldatura:
Si tratta di un problema ben noto per gli acciai martensitici.
Da un lato, ciò è dovuto alla sua elevata temprabilità. Dall'altro lato, è anche il risultato della scarsa conducibilità termica della martensite, che può portare a una notevole stress interno durante la saldatura.
In particolare, gli acciai martensitici ad alto contenuto di carbonio e le strutture di saldatura rigide sono inclini a sviluppare la saldatura. crepe fredde.
Per risolvere questo problema, spesso sono necessarie misure come il preriscaldamento e il trattamento termico post-saldatura.
(1) Infragilimento da surriscaldamento in prossimità della giunzione
Gli acciai martensitici si trovano spesso al confine tra martensite e ferrite a causa delle loro caratteristiche compositive.
Quando la velocità di raffreddamento è elevata, possono formarsi grandi grani di martensite in prossimità del giunto, riducendone la plasticità.
Se la velocità di raffreddamento è bassa, si forma una struttura grossolana di ferrite e carburi massicci, che riduce notevolmente la forma del giunto.
Pertanto, è essenziale controllare la velocità di raffreddamento durante la saldatura.
(2) Infragilimento da tempra
Acciai martensitici e loro giunti saldati possono essere suscettibili di infragilimento da tempra, che può ridurre significativamente la loro tenacità alla frattura, quando vengono riscaldati e raffreddati lentamente in un intervallo di temperatura compreso tra 375 e 575°C.
Pertanto, è fondamentale evitare questo intervallo di temperatura durante il trattamento termico per prevenire l'infragilimento da tempra.
Gli acciai martensitici possono essere saldati con tutte le tecniche di fusione. metodi di saldatura tranne che per la saldatura a gas, tra cui la saldatura ad arco metallico schermato, la saldatura ad arco sommerso, la saldatura ad arco di argon tungsteno e la saldatura ad arco di argon metallico.
Tuttavia, a causa dell'elevata sensibilità alla criccatura da freddo, è importante pulire accuratamente la saldatura e asciugare il bacchetta per saldatura prima della saldatura per garantire condizioni di idrogeno basso o addirittura bassissimo.
Quando il grado di vincolo del giunto è elevato, si raccomanda di utilizzare la saldatura ad arco di tungsteno ad argon o ad argon arco metallico saldatura.
Per ridurre al minimo il rischio di fessure da freddo, è importante aumentare la calore di saldatura ingresso in modo appropriato, evitando il surriscaldamento e l'infragilimento in prossimità della saldatura.
La scelta di materiali di saldatura deve basarsi sul tipo di acciaio, sul metodo di saldatura e sulle condizioni di lavoro del giunto.
Per garantire che il giunto funzioni come richiesto, è importante scegliere materiali di saldatura con una composizione chimica vicina a quella del metallo di base. Tuttavia, ciò può causare l'indurimento e la fragilità della saldatura e della zona termicamente interessata.
Il trattamento termico è spesso necessario dopo la saldatura per prevenire le cricche da freddo. Quando il trattamento termico non è possibile, gli austenitici del tipo 25-20 e 25-13 saldatura dell'acciaio I materiali possono essere utilizzati per formare saldature austenitiche, che possono alleviare le sollecitazioni di saldatura e ridurre la tendenza alla criccatura a freddo dovuta all'aumento del contenuto di idrogeno.
Le saldature austenitiche hanno una buona plasticità e tenacità, ma una bassa resistenza, che le rende adatte solo per giunti in condizioni di carico statico con basse sollecitazioni. Inoltre, la grande differenza di proprietà termofisiche tra la saldatura e il metallo di base può provocare sollecitazioni aggiuntive all'interfaccia del giunto quando si lavora ad alte temperature, con conseguente rottura precoce del giunto.
Gli elettrodi a basso contenuto di idrogeno sono tipicamente utilizzati per la saldatura ad arco con bacchette e devono essere essiccati a 400-450°C per due ore prima della saldatura. Per la saldatura ad arco sommerso si deve utilizzare un flusso a basso contenuto di silicio, altamente alcalino o debolmente acido, come HJ172, HJ173 o HJ251. Saldatura TIG è utilizzato principalmente per la saldatura di supporto e per la saldatura di pezzi sottili nella saldatura multistrato.
Il preriscaldamento e il mantenimento della temperatura di interpass è una fase cruciale per prevenire le cricche da freddo durante la saldatura.
La temperatura di preriscaldamento deve essere determinata in base al contenuto di carbonio nell'acciaio e tenendo conto del grado di vincolo del giunto, del riempimento e del peso del materiale. composizione del metalloe il metodo di saldatura. La tabella 1 fornisce le temperature di preriscaldamento, gli apporti di calore, ecc. raccomandati in base alla classificazione del contenuto di carbonio.
Se l'articolazione presenta un elevato grado di vincolo, è necessario aumentare la temperatura di preriscaldamento e la temperatura di interpass di conseguenza. La temperatura di interpass non deve essere inferiore alla temperatura di preriscaldamento.
Per la saldatura con austenitici saldatura dell'acciaio materiali, il preriscaldamento o il preriscaldamento a bassa temperatura potrebbero non essere necessari, a seconda dello spessore della saldatura.
Tabella 1 Temperatura di preriscaldamento e apporto termico raccomandati per la martensitica Saldatura dell'acciaio
| Frazione di massa del carbonio (%) | Intervallo di temperatura di preriscaldamento/℃ | Calore di saldatura ingresso | Requisiti del trattamento termico post-saldatura |
| Al di sotto dello 0,10 | 100-150 | Apporto termico medio | Per spessore della parete |
| 0.10~0.20 | 150~250 | Moderato apporto di calore | Il trattamento termico è necessario per qualsiasi spessore |
| 0.20-0.50 | 250~300 | Elevato apporto di calore | Il trattamento termico è necessario per qualsiasi spessore |
Il trattamento termico post-saldatura è un'altra misura importante per prevenire le cricche da freddo durante la saldatura.
Quando si utilizzano materiali per la saldatura con una composizione simile a quella del metallo di base, la post-saldatura trattamento termico di rinvenimento è in genere necessario. D'altra parte, quando si saldano materiali in acciaio austenitico, il trattamento termico post-saldatura di solito non è necessario.
Per garantire la completa trasformazione di austenite in martensite dopo la saldatura, è importante evitare il trattamento di rinvenimento subito dopo la saldatura. Il giunto deve essere raffreddato a una temperatura inferiore a quella del Punto Ms e mantenuta a tale temperatura per un tempo specifico prima di essere sottoposta a un trattamento di rinvenimento ad alta temperatura. Questo perché se il rinvenimento viene effettuato subito dopo la saldatura, la austenite si trasformerà in perlite e i carburi precipiteranno lungo il confine dei grani di austenite, rendendo il giunto molto fragile.
Tuttavia, per prevenire le cricche da freddo, il trattamento di rinvenimento ad alta temperatura non deve essere eseguito dopo che il giunto si è raffreddato a temperatura ambiente. In genere, il trattamento di rinvenimento viene eseguito quando il giunto si è raffreddato a 100-150°C.
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