Katılaşma Çatlaması
Geçmiş deneyimler kesinlikle ark kaynağı ile ilgili olarak, karbon içeriğinde bir azalma açısından mikro alaşım ilavelerinin çelik bileşimine getirebileceği faydaların ezici bir şekilde faydalı olduğunu göstermiştir. Bileşim değişkenlerinin katılaşma çatlaması üzerindeki etkisinin sistematik olmayan çalışması, birkaç yıl önce gerçekleştirildi ve sonuçlar, ferritik çeliklerin ark kaynağı için İngiliz ve şimdi Avrupa Standartlarına dahil edildi. Çalışma, genellikle ana çeliğin önemli ölçüde seyreltilmesini içeren ve bu nedenle ana çeliklerin bileşimsel etkilerinin değerlendirilmesine izin verilen toz altı ark kaynağı kullanılarak yapıldı. Çatlak duyarlılığı birimi (UCS) cinsinden çatlak duyarlılığını kaynak metalinin bileşimiyle ilişkilendiren bir formül geliştirilmiştir ve şu şekildedir:
UCS = 230C+190S+75P+45Nb-12.3Si-5.4Mn-1.
Denklem, aşağıdaki kaynak metali bileşimleri aralığı için geçerlidir: %0.08-0.23C, %0.010-0.050S, %0.010-0.045P, %0.15-0.65Si, 0.45-1.6Mn, %0-0.07Nb. %1 Ni, %0.5 Cr, %0.4 Mo, %0.07V, %0.3Cu, %0.02Ti, %0.03Al, %0.002B'ye kadar varlığının çatlama riski üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı sonucuna varılmıştır. % 0.16 C ve % 1.4 Mn içeren borunun toz altı kaynağı kullanılarak vanadyumun etkisini inceleyen bir çalışma, vanadyum ilavelerinin katılaşma çatlaması riskini açıkça azalttığını gösterdi.
Ark kaynaklarında katılaşma çatlaması, esas olarak düşük C & S seviyeleri nedeniyle günümüzde yaygın olmamakla birlikte, kaynaklanabilirlik sorunu olarak yüksek hızlı ışın kaynaklarında, özellikle lazer kaynaklarında yeniden ortaya çıkmıştır. Vanadyumun borunun tozaltı kaynağında rapor edilen faydalı etkisinin, şu anda boru kaynağı için düşünülmekte olan lazer kaynağı için de geçerli olup olmadığını görmek ilginç olacaktır.
Önerilen Makale: Çelik sac malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
hea çelik profil sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Yeniden Isıtma Çatlaması
Yeniden ısıtma veya gerilim giderme çatlaması genellikle Cr, Mo, V ve B elementlerinden en az ikisini içeren düşük alaşımlı çeliklerle sınırlıdır. Bununla birlikte, sorun birkaç çelikle sınırlı olduğundan, bunun için evrensel formüller geliştirmek için çok az girişimde bulunulmuştur. çatlama türü. Kullanılan formüllere iki örnek:
i) ΔG = Cr+3.3Mo+8.1V
burada ΔG<0 düşük duyarlılığı gösterir ve
ii) P SR = Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2
P SR<0 düşük duyarlılığı gösterdiğinde
Çatlama taneler arası olduğundan, temper gevrekliğini etkileyen diğer elementler de çatlama riskini etkileyebilir ve bu nedenle problem sadece mevcut alaşım elementlerinin seviyesi ile ilgili değildir. Yapısal çeliklerle ilgili olarak, kaynak sonrası ısıl işlemden kaçınma eğilimi, bunun nadir ve azalan bir sorun olduğu anlamına gelir.
HAZ Hidrojen Çatlaması
C:Mn çelikler
Mikroalaşımlı çeliklerin geliştirilmesinin ilk günlerinde, HAZ hidrojen çatlaması önemli bir kaynaklanabilirlik sorunuydu, çünkü karbon seviyeleri hala nispeten yüksekti ve birçok sarf malzemesinden alınan hidrojen seviyeleri ya alındığında ya da kötü depolama ve kullanım nedeniyle nispeten düşüktü. Bu etkileyen faktörlerin her ikisi de, özellikle son 10-15 yılda, çeliklerin karbon seviyeleri düşmeye devam ettiğinden ve sarf malzemelerindeki iyileştirmelerin bir sonucu olarak kaynaklardaki hidrojen seviyeleri önemli ölçüde azaldığından, faydalı bir şekilde iyileşmiştir. Bununla birlikte, problemin ortaya çıkma riski, yine de, ısıdan etkilenen bölgede sertleştirilmiş ağırlıklı olarak martensitik mikroyapılar üretme riskiyle ilgilidir ve soruna karşı malzeme duyarlılığı, yine de genel olarak, genellikle bir karbon eşdeğeri formülü olarak adlandırılan bir bileşimsel karakterize edici parametre ile değerlendirilir. Bu parametreler genellikle sorunu önlemek için minimum ön ısıtma tasarlama yöntemleriyle bağlantılıdır.
Düşük Alaşımlı Çelikler
Özellikle yüksek sıcaklık hizmeti için Cr-Mo çeliklerinde, vanadyum ilaveleri çelik geliştirmede oldukça belirgindir; P91 olarak adlandırılan modifiye 9Cr1Mo çelikleri, vanadyum modifiyeli 2.25Cr1MoV çelikleri ve 3CrMoVTiB çelikleri. Panton-Kent, P91 tipi bileşimler için kaynak metali hidrojen çatlaması riskinin düz 9Cr1Mo bileşiminden daha yüksek olmadığını gösterse de, daha yeni gelişmeler vanadyumun etkisi üzerinde daha az çalışma yapılmıştır. 2¼Cr1Mo tipi çelikler için, V-katkılarının hizmette hidrojen gevrekliği söz konusu olduğu sürece belirgin faydaları olabileceğini öne süren veriler vardır ve bu, V-modifiyeli çeliklerde daha fazla yakalama ve daha düşük yayılma ile bağlantılı görünmektedir. Gerçekten de başka bir çalışma, V-modifiyeli çeliklerde kaplama ara yüzeylerindeki ayrılma sorununun azaltılabileceğini göstermiştir. V-modifiyeli Cr-Mo çeliklerinin üretimi için kaynak prosedürlerinde azaltılmış hidrojen yayılımının olası sonucu, özellikle dehidrojenasyon ısıl işlemlerinin uygulanması, yakında çıkacak olan bir ortak endüstri projesinin konusudur.
HAZ Sertleştirme Davranışı
Açıkça, mikro alaşımlamanın HAZ sertleştirme davranışındaki etkisi, bunun yukarıda açıklandığı gibi HAZ hidrojen çatlaması riski üzerindeki rolü nedeniyle önemlidir, ancak genel olarak HAZ hidrojen çatlaması riskinin azalması nedeniyle bu yön daha az önem kazanmıştır. yukarıda atıfta bulunulmuştur. Bununla birlikte, HAZ sertleştirme, çevresel çatlamanın ve özellikle HAZ sertliği ile ilgili olanlardan ve özellikle katodik koruma veya sülfür stres korozyonu çatlamasından kaynaklanan hidrojen gevrekleşmesinin neden olduğu türlerden kaçınma açısından belki de giderek daha önemlidir. Bu çevresel çatlama biçimleri, HAZ sertliği, tamamen ekşi hizmet için tipik olarak maksimum 250 HV olacak belirli sınırlara kontrol edilerek önlenir.
HAZ hidrojen çatlaması riskine bakmanın yanı sıra, Hart ve Harrison tarafından yapılan çalışma, 250-450HV aralığında HAZ sertlik seviyelerinin tahmini için denklemler geliştirdi. Daha hızlı soğutma koşulları ve dolayısıyla daha kısa termal döngülerle ilişkilendirilme eğiliminde olacak olan 325 HV ve üzeri daha yüksek sertlik seviyeleri için, vanadyumun sertleşebilirliği azalttığı, 300'den 250 HV'ye kadar daha yumuşak mikro yapılar için ise etkiyi azalttığı görülebilir. Vanadyum giderek daha olumlu bir etkiye sahipti. Vanadyum için katsayı işaretindeki bu değişiklik, örneğin Suzuki, Yurioka ve Duren gibi HAZ sertliğini inceleyen diğer çalışmalarda belirgin değildir, ancak bunun nedeni incelenen vanadyum düzeylerinin daha düşük olması ve bunun nedeni olabilir.
İşaret değişikliğinin nedeni bilinmemekle birlikte, doğrudan vanadyumun γ → α dönüşümü üzerindeki etkisinden kaynaklanabilir. Ayrıca kısmen, östenit tane sınırlarının bir miktar sabitlenmesini sağlamada ve böylece yüksek sıcaklıktaki HAZ'de östenit tane büyümesini azaltmada V(C/N) olarak vanadyumun etkisine atfedilebilir. Vanadyum bu açıdan yalnızca zayıf bir etkiye sahiptir ve bu nedenle, bu parçacıkların çözünmesi ve ardından tane büyümesi için en az zamanın olduğu hızlı termal döngülerde etkinin gözlenmesi daha olasıdır. Genel olarak daha uzun soğutma süreleri ile elde edilebilecek olan daha düşük sertlik seviyelerinde, bir çökelme sertleştirme mekanizması yoluyla sertliğe bir miktar pozitif katkı beklenebilir ve bu nedenle vanadyumun artan pozitif büyüklüğü için açıklama sağlar.
HAZ Tokluğu
Artan vanadyum içeriğinin HAZ tokluğu üzerindeki etkisini özel olarak inceleyen nispeten az çalışma vardır. Bununla birlikte, bunların kaynaklı durum için genelliği, vanadyumun yaklaşık %0.15'lik seviyelere (çoğunlukla çalışılan üst seviye) kadar arttırılmasının ya kaynaklı tokluk üzerinde hiçbir etkisinin olmaması ya da faydalı gelişmeler gösterebilmesidir. Simüle edilmiş HAZ ve kaynaklı bağlantı çalışmaları arasında ve Charpy ve CTOD testlerinden elde edilen sonuçlar arasında bazen farklı eğilimler olduğundan, sonuçların modeli her zaman böyle değildir. Bununla birlikte, bu yazar, bunun, gerçekte meydana gelen şeyin en gerçekçi temsilini sağlama olasılığının yüksek olduğu inancıyla, kaynaklı bağlantılardan gelen bilgilere odaklanmayı tercih etmektedir.
Mitchell ve diğerleri tarafından bildirilen sonuçlar, %0.12 C-çeliklerde 2kJ/mm'de çok geçişli kaynakların Charpy tokluğunda güçlü bir gelişme gösterdi, ancak CTOD geçiş sıcaklığında neredeyse hiç değişiklik olmadı. Bir dizi düşük (%0.07) karbon çeliğindeki 2 geçişli kaynaklarla ilgili bir çalışmada Hart ve Sage, %0.05-0.10 V'de ikinci geçişin tane irileştirilmiş HAZ tokluğunda bir miktar iyileşme olduğunu buldu. Mitchell ve diğerleri kendi verilerini ve Crowther ve Wang tarafından üretilen verileri kullanarak, ısı girdisinin vanadyum çeliklerinin kaynaklı tokluğu üzerindeki etkisine baktı. Bu, vanadyum mikroalaşımlı ve niyobyum ve niyobyum+vanadyum mikroalaşımlı çelikler arasında, vanadyum mikroalaşımlı çeliklerin artan ısı girdisine daha toleranslı olmaları ve tokluk CTOD geçiş sıcaklığı açısından incelendiğinde, ilginç bir şekilde davranışta bir gelişme olabilir.
Yukarıdaki çalışmalar esasen çelik bileşiminin vanadyum içeriği bakımından farklılık gösterdiği ve bu nedenle vanadyumun HAZ tokluğu üzerindeki etkisini incelemek için en net fırsatı sağladığı yerlerdir. Bununla birlikte, diğer elementlerin sabit olmadığı çeliklerde bazen ilginç eğilimler bulunabilir. Örneğin, Harrison ve Hart tarafından bildirilen büyük projede, kritik altı yeniden ısıtılmış taneli irileştirilmiş HAZ vanadyum taşıyan çelikleri incelerken, vanadyum içermeyene kıyasla belirli bir sertlik için daha iyi 0.1 mm CTOD geçiş sıcaklığı ürettiğini gösterdiler. İlginç bir şekilde, bu model hem kaynaklı hem de kaynak sonrası ısıl işlem görmüş (2 saat 590°C'de) koşullar için gözlemlendi. Kritik olarak yeniden ısıtılmış taneli irileştirilmiş (ICGC) HAZ'ı inceleyen Li ve diğerleri ayrıca, %0.05 V çeliğinin, 0.10'da olmasına rağmen, düz bir C:Mn veya bir C:Mn:0.3Nb çelikten daha iyi ICGC HAZ kırılma tokluğu verdiğini buldu. Artan MA fraksiyonu ile ilişkili olarak % V tokluğu azaldı.
Karbon manganez ve mikroalaşımlı çeliklerin HAZ tokluğunu değerlendirirken azotun etkisi dikkate alınmalıdır. Yazarın bilgisine göre, muhtemelen C:Mn veya C:Mn:Nb çeliklerinde nitrojenin HAZ tokluğu üzerindeki etkisini araştıran tüm çalışmalar, nitrojenin artmasının HAZ tokluğunu azalttığını gösterme eğilimindeydi ve bu genellikle HAZ'da serbest azot. Bunun aksine, C:Mn:Vsteels'deki konum, daha az çalışma olması, ancak bunların çoğunun HAZ tokluğu üzerinde olumsuz bir etkiden ziyade artan nitrojen toleransı gösterme eğiliminde olması nedeniyle farklıdır. Hannerz, nitrojeni 60'tan 130 ppm'ye çıkarmanın HAZ tokluğu üzerinde çok az etki buldu veya hiç etki göstermedi. Mitchell ve diğerleri çok pasolu kaynaklarda nitrojeni 80'den 170 ppm'ye artırmanın da çok az veya hiç etkisi olmadığını bulmuşlardır ve bu aynı zamanda Lagneborg ve arkadaşlarının çok pasolu kaynaklar için tarif ettiği deneyimi yansıtmaktadır. Bununla birlikte, Lagnaborg, olumsuz bir etki gözlemlendiğinde 8,0 kJ/mm'lik yüksek ısı girdisinde yapılan tek pasolu kaynaklar hakkında da rapor verdi.
İmalat maliyetlerini düşürme çabasının bir parçası olarak, yeterli kaynaklanmış bağlantı tokluğunun elde edilebileceğini göstererek kaynak sonrası ısıl işlemin uygulanmasının gerekli olduğu durumların sayısını azaltmak için artan bir eğilim vardır. Bu bakımdan, vanadyum ile alaşımlamanın kaynaklı tokluğu iyileştirmeye getirebileceği faydalı etkiler önemlidir. Bununla birlikte, kaynak sonrası ısıl işlemin gerekli olduğu ve vanadyum içeren çeliklerin davranışının dikkate alınması gereken bazı durumlar olacaktır. Charpy tokluğu üzerindeki etki, yaklaşık %0.06'ya kadar olan vanadyum seviyeleri için tokluğun kaynaklı durumdakine yaklaşık olarak eşit veya bundan daha iyi olduğunu göstermektedir. Daha yüksek vanadyum seviyeleri için kaynaklı toklukta bir miktar bozulma kaydedilmiştir. Charpy davranışının aksine, çok pasolu kaynaklar için CTOD geçiş sıcaklığı verileri, kaynak sonrası ısıl işlemin bir sonucu olarak önemli bir gelişme gösterir, CTOD geçiş sıcaklığı 30-50°C artar. Daha kalın kesit (50mm) daha yüksek ısı girdisi (5kJ/mm) kaynakları için Hart ve Mitchell 0.12C, 0.10V çelik için 40J Charpy geçiş sıcaklığının -24'ten -39°C'ye yükseldiğini, CTOD ise CTOD'nin arttığını buldu. -10°C'de 0.46'dan 0.30 mm'ye sadece küçük bir düşüş gösterdi. Bu karışık davranış modeli, kaynak sonrası ısıl işlem sırasında tavlama işlemlerinin ve çökelme sertleşmesinin etkilerinin varsayılması olacaktır. Bunların kapsamı, kaynağın orta veya yüksek ısı girdisinde yapılıp yapılmadığının bir yansıması olan önceki mikro yapının durumuna da bağlı olacaktır.
Kaynak Metali Tokluğu
Ark kaynağı için ana çelik mikro alaşımının kaynak metali tokluğu üzerindeki etkisi, gerçekten yalnızca ana malzemeyi büyük miktarlarda kaynak metaline seyrelten işlemler için endişe vericidir ve bunu yapabilen başlıca ark kaynağı işlemi tozaltı ark kaynağıdır. Vanadyum ve niyobyum açısından bu işlemin konumu, Dolby tarafından birkaç yıl önce gözden geçirildi ve durum olağan karmaşıklık derecesini göstermesine rağmen, vanadyum ilavelerinin niyobyum ilavelerinden biraz daha iyi tolere edildiği açıktı. Ayrıca, vanadyum ilavelerinin, genel olarak kaynak metallerinin tokluğunu iyileştirebilen sivri uçlu ferrit tipi mikro yapıların bir dereceye kadar desteklenmesini sağlayabildiğini kaydetti.
Bu incelemede, tercih edilen kullanım modlarında, yani dolgu maddesi olmadan otojen kaynak yapan güç ışını proseslerinin kullanımına ve uygulanmasına olan ilgi arttığından, seyreltme açıkça çok yüksektir. Güç kirişi kaynak metallerindeki mikroyapısal gelişme, çoğu ark kaynağı prosesinden farklıdır, çünkü akıların ve aktif koruyucu gazların yokluğunda kaynak metalinin oksijen içeriği çok daha düşüktür ve ana çeliğe benzer. Bu bağlamda, Abson ve Francis-Scrutton tarafından yapılan bazı çalışmalar, TIG kaynaklarında hakim olan düşük oksijen içeriğini, güç kirişi kaynaklarındakine benzer şekilde, kaynağa %0.04'lük vanadyum ilavelerini gösterdiği için ilgi çekicidir. Asiküler ferrit fraksiyonunda %20-30'luk faydalı artışlar sağladı.
