تأثیر عناصر فلزی موجود در سیم جوش بر کیفیت جوش

برای سیم جوش حاوی Si، منگنز، S، P، کروم، Al، Ti، Mo، V و سایر عناصر آلیاژی. تأثیر این عناصر آلیاژی بر عملکرد جوش در زیر شرح داده شده است:

سیلیکون (Si)

سیلیکون متداول ترین عنصر اکسید زدا در سیم جوش است، می تواند از ترکیب آهن با اکسیداسیون جلوگیری کند و می تواند FeO را در حوضچه مذاب کاهش دهد. با این حال، اگر اکسید زدایی سیلیکون به تنهایی مورد استفاده قرار گیرد، SiO2 حاصل نقطه ذوب بالایی دارد (حدود 1710 درجه سانتیگراد)، و ذرات حاصل کوچک هستند و شناور شدن از حوضچه مذاب را دشوار می کند، که به راحتی می تواند باعث ایجاد سرباره در حوضچه شود. فلز جوش

منگنز (Mn)

اثر منگنز شبیه سیلیکون است، اما توانایی اکسید زدایی آن کمی بدتر از سیلیکون است. با استفاده از اکسید زدایی منگنز به تنهایی، MnO تولید شده چگالی بالاتری دارد (15.11 گرم بر سانتی متر مکعب)، و شناور شدن از حوضچه مذاب آسان نیست. منگنز موجود در سیم جوش علاوه بر اکسیداسیون، می تواند با گوگرد ترکیب شود و سولفید منگنز (MnS) را تشکیل دهد و حذف شود (گوگردزدایی) بنابراین می تواند تمایل به ترک های داغ ناشی از گوگرد را کاهش دهد. از آنجایی که سیلیکون و منگنز به تنهایی برای اکسیداسیون استفاده می‌شوند، حذف محصولات دی اکسید شده دشوار است. بنابراین، در حال حاضر، اکسید زدایی مفصل سیلیکون- منگنز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، به طوری که SiO2 و MnO تولید شده را می توان به سیلیکات (MnO·SiO2) ترکیب کرد. MnO·SiO2 دارای نقطه ذوب کم (حدود 1270 درجه سانتیگراد) و چگالی کم (حدود 3.6 گرم بر سانتی متر مکعب) است و می تواند به قطعات بزرگ سرباره متراکم شود و در حوضچه مذاب شناور شود تا به یک اثر اکسید زدایی خوب برسد. منگنز همچنین یک عنصر آلیاژی مهم در فولاد و یک عنصر سخت‌شدگی مهم است که تأثیر زیادی بر چقرمگی فلز جوش دارد. هنگامی که محتوای منگنز کمتر از 0.05٪ باشد، چقرمگی فلز جوش بسیار بالا است. هنگامی که محتوای منگنز بیش از 3٪ باشد، بسیار شکننده است. هنگامی که محتوای منگنز 0.6-1.8٪ است، فلز جوش استحکام و چقرمگی بالاتری دارد.

گوگرد (S)

گوگرد اغلب به شکل سولفید آهن در فولاد وجود دارد و در مرز دانه به صورت شبکه ای توزیع می شود، بنابراین چقرمگی فولاد را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. دمای یوتکتیک آهن به اضافه سولفید آهن پایین است (985 درجه سانتیگراد). بنابراین، در حین کار گرم، از آنجایی که دمای شروع فرآوری عموماً 1150-1200 درجه سانتیگراد است و یوتکتیک آهن و سولفید آهن ذوب شده و در حین پردازش منجر به ترک می شود، این پدیده به اصطلاح «تردی گرم گوگرد» است. . این خاصیت گوگرد باعث می شود که فولاد در حین جوشکاری ترک های داغ ایجاد کند. بنابراین، محتوای گوگرد در فولاد به طور کلی به شدت کنترل می شود. تفاوت اصلی بین فولاد کربن معمولی، فولاد کربنی با کیفیت بالا و فولاد با کیفیت بالا در میزان گوگرد و فسفر است. همانطور که قبلا ذکر شد، منگنز دارای اثر گوگرد زدایی است، زیرا منگنز می تواند سولفید منگنز (MnS) با نقطه ذوب بالا (1600 درجه سانتیگراد) با گوگرد تشکیل دهد که به صورت دانه ای در دانه توزیع می شود. در حین کار گرم، سولفید منگنز دارای خاصیت شکل پذیری کافی است، بنابراین اثر مضر گوگرد را از بین می برد. بنابراین، حفظ مقدار معینی منگنز در فولاد مفید است.

فسفر (P)

فسفر را می توان به طور کامل در فریت در فولاد حل کرد. اثر تقویتی آن روی فولاد پس از کربن در رتبه دوم قرار دارد که باعث افزایش استحکام و سختی فولاد می شود. فسفر می تواند مقاومت به خوردگی فولاد را بهبود بخشد، در حالی که انعطاف پذیری و چقرمگی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. به خصوص در دماهای پایین، ضربه شدیدتر است که به آن تمایل به زانو زدن سرد فسفر می گویند. بنابراین، برای جوشکاری نامطلوب است و حساسیت به ترک فولاد را افزایش می دهد. به عنوان یک ناخالصی، محتوای فسفر در فولاد نیز باید محدود شود.

کروم (کروم)

کروم می تواند استحکام و سختی فولاد را بدون کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی افزایش دهد. کروم دارای مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت اسیدی است، بنابراین فولاد زنگ نزن آستنیتی به طور کلی حاوی کروم بیشتری (بیش از 13٪) است. کروم همچنین دارای مقاومت اکسیداسیون قوی و مقاومت در برابر حرارت است. بنابراین، کروم همچنین به طور گسترده ای در فولاد مقاوم در برابر حرارت، مانند 12CrMo، 15CrMo 5CrMo و غیره استفاده می شود. فولاد حاوی مقدار مشخصی کروم است [7]. کروم یک عنصر تشکیل دهنده مهم فولاد آستنیتی و یک عنصر فریت کننده است که می تواند مقاومت اکسیداسیون و خواص مکانیکی را در دمای بالا در فولاد آلیاژی بهبود بخشد. در فولاد زنگ نزن آستنیتی، زمانی که مقدار کل کروم و نیکل 40٪ باشد، زمانی که کروم / نیکل = 1 باشد، تمایل به ترک داغ وجود دارد. هنگامی که Cr/Ni = 2.7، هیچ تمایلی به ترک داغ وجود ندارد. بنابراین، زمانی که کروم/نیکل = 2.2 تا 2.3 به طور کلی فولاد 18-8 باشد، کروم به راحتی در فولاد آلیاژی کاربید تولید می کند که باعث بدتر شدن هدایت حرارتی فولاد آلیاژی می شود و اکسید کروم به راحتی تولید می شود که جوشکاری را دشوار می کند.

آلومینیوم (AI)

آلومینیوم یکی از عناصر اکسید زدا قوی است، بنابراین استفاده از آلومینیوم به عنوان یک عامل اکسید کننده نه تنها می تواند کمتر FeO تولید کند، بلکه به راحتی FeO را کاهش می دهد، به طور موثر واکنش شیمیایی گاز CO تولید شده در حوضچه مذاب را مهار می کند و توانایی مقاومت در برابر CO را بهبود می بخشد. منافذ علاوه بر این، آلومینیوم همچنین می تواند با نیتروژن ترکیب شود تا نیتروژن را ثابت کند، بنابراین می تواند منافذ نیتروژن را نیز کاهش دهد. با این حال، با اکسید زدایی آلومینیوم، Al2O3 حاصل نقطه ذوب بالایی دارد (حدود 2050 درجه سانتیگراد)، و در حوضچه مذاب در حالت جامد وجود دارد، که احتمالاً باعث ورود سرباره در جوش می شود. در عین حال، سیم جوش حاوی آلومینیوم به راحتی باعث پاشش می شود و محتوای بالای آلومینیوم نیز مقاومت حرارتی ترک خوردگی فلز جوش را کاهش می دهد، بنابراین محتوای آلومینیوم در سیم جوش باید به شدت کنترل شود و نباید بیش از حد باشد. بسیار اگر محتوای آلومینیوم در سیم جوش به درستی کنترل شود، سختی، نقطه تسلیم و استحکام کششی فلز جوش کمی بهبود می یابد.

تیتانیوم (Ti)

تیتانیوم همچنین یک عنصر اکسید زدا قوی است و همچنین می تواند قلع با نیتروژن سنتز کند تا نیتروژن را تثبیت کند و توانایی فلز جوش برای مقاومت در برابر منافذ نیتروژن را بهبود بخشد. اگر محتوای Ti و B (بور) در ساختار جوش مناسب باشد، می توان ساختار جوش را تصفیه کرد.

مولیبدن (Mo)

مولیبدن موجود در فولاد آلیاژی می تواند استحکام و سختی فولاد را بهبود بخشد، دانه ها را تصفیه کند، از شکنندگی و تمایل به گرمای بیش از حد جلوگیری کند، استحکام دمای بالا، استحکام خزش و استحکام بادوام را بهبود بخشد، و زمانی که محتوای مولیبدن کمتر از 0.6٪ باشد، می تواند انعطاف پذیری را بهبود بخشد، کاهش می دهد. تمایل به ترک خوردگی و بهبود چقرمگی ضربه. مولیبدن تمایل به ترویج گرافیت شدن دارد. بنابراین، فولاد مقاوم در برابر حرارت عمومی حاوی مولیبدن مانند 16Mo، 12CrMo، 15CrMo و غیره حاوی حدود 0.5٪ مولیبدن است. هنگامی که محتوای مولیبدن در فولاد آلیاژی 0.6-1.0٪ باشد، مولیبدن باعث کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد آلیاژی و افزایش تمایل به خاموش شدن فولاد آلیاژی می شود.

وانادیوم (V)

وانادیم می تواند استحکام فولاد را افزایش دهد، دانه ها را تصفیه کند، تمایل به رشد دانه را کاهش دهد و سختی پذیری را بهبود بخشد. وانادیوم یک عنصر تشکیل دهنده کاربید نسبتاً قوی است و کاربیدهای تشکیل شده در دمای زیر 650 درجه سانتیگراد پایدار هستند. اثر سخت شدن زمان. کاربیدهای وانادیوم دارای ثبات دمایی بالایی هستند که می تواند سختی دمای بالا فولاد را بهبود بخشد. وانادیم می‌تواند توزیع کاربیدها را در فولاد تغییر دهد، اما وانادیوم به راحتی اکسیدهای نسوز را تشکیل می‌دهد که سختی جوشکاری گاز و برش گاز را افزایش می‌دهد. به طور کلی، زمانی که محتوای وانادیوم در درز جوش حدود 0.11٪ باشد، می تواند در تثبیت نیتروژن نقش داشته باشد و مضرات را به مطلوب تبدیل کند.