ריתוך פלדה וניקל וסגסוגת ניקל, שאלות נפוצות

מָבוֹא

בעת ייצור ציוד כימי ונפט, על מנת לחסוך בניקל יקר, פלדה מרותכת לרוב לניקל וסגסוגות.

הבעיות העיקריות של ריתוך

בעת ריתוך, המרכיבים העיקריים בריתוך הם ברזל וניקל, המסוגלים למסיסות הדדית אינסופית ואינם יוצרים תרכובות בין-מתכתיות. באופן כללי, תכולת הניקל בריתך גבוהה יחסית, כך שבאזור ההיתוך של המפרק המרותך לא נוצרת שכבת דיפוזיה. הבעיה העיקרית בריתוך היא הנטייה לייצר נקבוביות וסדקים חמים בריתוך.

1. נקבוביות

פלדה וניקל וסגסוגותיה בעת ריתוך, הגורמים העיקריים המשפיעים על היווצרות נקבוביות בריתוך הם חמצן, ניקל ושאר יסודות סגסוגת.

① השפעת החמצן. ריתוך, המתכת הנוזלית עשויה להמיס יותר חמצן, וחמצן בטמפרטורות גבוהות וחמצון ניקל, היווצרות של NiO, NiO יכול להגיב עם מימן ופחמן במתכת הנוזלית כדי ליצור אדי מים ופחמן חד חמצני בהתמצקות הבריכה המותכת, כגון מאוחר מדי לברוח, שאריות בריתוך על היווצרות נקבוביות. בניקל טהור וריתוך קשת שקוע Q235-A של ריתוך ברזל וניקל, במקרה של חנקן ומימן תכולת לא משתנה בהרבה, ככל שתכולת החמצן בריתוך גבוהה יותר, כך מספר הנקבוביות בריתוך גבוה יותר.

② ההשפעה של ניקל. בריתוך ברזל ניקל מסיסות החמצן בברזל וניקל שונה, מסיסות החמצן בניקל נוזלי גדולה מזו בברזל נוזלי, בעוד שמסיסות החמצן בניקל מוצק קטנה מזו שבברזל מוצק, לכן, מסיסות החמצן בהתגבשות הניקל של השינוי הפתאומי בולטת יותר מזו של השינוי הפתאומי של הברזל. לכן, הנטייה לנקבוביות ברתוך כאשר Ni הוא 15%~30% קטנה, וכאשר תכולת ה-Ni גדולה, נטיית הנקבוביות גדלה עוד יותר ל-60%~90%, וכמות הפלדה המומסת חייבת לרדת, ובכך גורמת לנטייה של יצירת נקבוביות להיות גדולה יותר.

③ ההשפעה של אלמנטים מתגזרים אחרים. כאשר ריתוך ברזל ניקל מכיל מנגן, כרום, מוליבדן, אלומיניום, טיטניום ושאר יסודות סגסוגת או בקנה אחד עם הסגסוגת, יכול לשפר את אנטי-נקבוביות הריתוך, זה נובע מכך שלמנגן, טיטניום ואלומיניום וכו' יש את התפקיד של דה-חמצן, בעוד שכרום ומוביל לשפר את המתכת המוצקה ב-solnumu. אז ניקל ו-1Cr18Ni9Ti ריתוך נירוסטה נגד נקבוביות מאשר ריתוך פלדה ניקל ו-Q235-A. אלומיניום וטיטניום יכולים גם לקבע חנקן בתרכובות יציבות, מה שיכול גם לשפר את אנטי-נקבוביות הריתוך.

2. פיצוח תרמי

פלדה וניקל וסגסוגותיה בריתוך, הסיבה העיקרית לסדיקה תרמי היא שבגלל ריתוך ניקל גבוה עם ארגון דנדריטי, בשולי הגרגרים הגסים, מרוכז במספר גבישים משותפים בנקודת התכה נמוכה, ובכך מחליש את הקשר בין הגרגרים, ומפחית את עמידות הסדקים של מתכת הריתוך. בנוסף, תכולת הניקל של מתכת הריתוך גבוהה מכדי שהמתכת הריתוך תיצור פיצוח תרמי משפיעה משמעותית על ריתוך ברזל-ניקל, חמצן, גופרית, זרחן וזיהומים אחרים על נטיית הריתוך לפיצוח תרמי יש גם השפעה רבה.

בשימוש בשטף נטול חמצן, עקב הירידה באיכות החמצן, הגופרית, הזרחן ושאר זיהומים מזיקים בריתך, בעיקר הירידה בתכולת החמצן, כך שכמות הסדקים מצטמצמת מאוד. בגלל התגבשות הבריכה המותכת, חמצן וניקל יכולים ליצור Ni + NiO אוטקטית, טמפרטורה אוקטית של 1438 ℃, וחמצן יכול גם לחזק את ההשפעות המזיקות של גופרית. כך שכאשר תכולת החמצן בריתך גבוהה, הנטייה של פיצוח תרמי גדולה יותר.

Mn, Cr, Mo, Ti, Nb ואלמנטים מתגזרים אחרים, יכולים לשפר את עמידות הסדקים של מתכת הריתוך. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb הם חומר מטמורפי, יכולים לעדן את ארגון הריתוך, ויכולים לשבש את כיוון ההתגבשות שלו. Al, Ti הוא גם חומר מסיר חמצון חזק, יכול להפחית את כמות החמצן בריתוך, אשר יכול להפחית את התרכובת MS הריתוך. השפעות מזיקות של גופרית.

תכונות מכניות של מפרקים מרותכים

התכונות המכניות של חיבורי ריתוך ברזל ניקל קשורות לחומרי מתכת המילוי ולפרמטרים של ריתוך. בעת ריתוך ניקל טהור ופלדה דלת פחמן, כאשר שווה ערך ה-Ni בריתוך הוא פחות מ-30%, תחת קירור מהיר של הריתוך, יופיע מבנה מרטנזיט בריתוך, הגורם לירידה חדה של הפלסטיות והקשיחות של המפרק. לכן, על מנת להשיג פלסטיות וקשיחות טובה יותר של המפרק, שווה ערך ה-Ni בריתוך ברזל ניקל צריך להיות גדול מ-30%