Giới thiệu
Khi sản xuất thiết bị hóa chất và dầu mỏ, để tiết kiệm niken đắt tiền, thép thường được hàn với niken và hợp kim.
Các vấn đề chính của hàn
Khi hàn, thành phần chính trong mối hàn là sắt và niken, có khả năng hòa tan lẫn nhau vô hạn và không tạo thành hợp chất liên kim loại. Nhìn chung, hàm lượng niken trong mối hàn tương đối cao, do đó trong vùng nóng chảy của mối hàn không hình thành lớp khuếch tán. Vấn đề chính của hàn là xu hướng tạo ra độ xốp và vết nứt nóng trong mối hàn.
1. Độ xốp
Thép, niken và các hợp kim của nó khi hàn, các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành độ xốp trong mối hàn là oxy, niken và các nguyên tố hợp kim khác.
① Tác dụng của oxy. Hàn, kim loại lỏng có thể hòa tan nhiều oxy hơn, và oxy ở nhiệt độ cao và quá trình oxy hóa niken, sự hình thành của NiO, NiO có thể phản ứng với hydro và carbon trong kim loại lỏng để tạo ra hơi nước và carbon monoxide trong quá trình đông đặc của hồ bơi nóng chảy, chẳng hạn như quá muộn để thoát ra, còn sót lại trong mối hàn khi hình thành độ xốp. Trong quá trình hàn hồ quang chìm niken và Q235-A của sắt và mối hàn niken, trong trường hợp hàm lượng nitơ và hydro không thay đổi nhiều, hàm lượng oxy trong mối hàn càng cao thì số lượng lỗ rỗng trong mối hàn càng cao.
② Tác dụng của niken. Trong mối hàn sắt-niken, độ hòa tan của oxy trong sắt và niken là khác nhau, độ hòa tan của oxy trong niken lỏng lớn hơn trong sắt lỏng, trong khi độ hòa tan của oxy trong niken rắn nhỏ hơn trong sắt rắn, do đó, độ hòa tan của oxy trong tinh thể niken của sự thay đổi đột ngột rõ rệt hơn trong tinh thể sắt của sự thay đổi đột ngột. Do đó, xu hướng độ xốp trong mối hàn khi Ni là 15% ~ 30% là nhỏ, và khi hàm lượng Ni lớn, xu hướng độ xốp tiếp tục tăng lên 60% ~ 90% và lượng thép hòa tan chắc chắn sẽ giảm, do đó khiến xu hướng hình thành độ xốp trở nên lớn hơn.
③ Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim khác. Khi mối hàn sắt-niken chứa mangan, crom, molypden, nhôm, titan và các nguyên tố hợp kim khác hoặc phù hợp với hợp kim, có thể cải thiện khả năng chống rỗ của mối hàn, điều này là do mangan, titan và nhôm, v.v. có vai trò khử oxy, trong khi crom và molypden cải thiện khả năng hòa tan của mối hàn trong kim loại rắn. Vì vậy, mối hàn thép không gỉ niken và 1Cr18Ni9Ti có khả năng chống rỗ hơn mối hàn thép niken và Q235-A. Nhôm và titan cũng có thể cố định nitơ trong các hợp chất ổn định, điều này cũng có thể cải thiện khả năng chống rỗ của mối hàn.
2. Nứt nhiệt
Thép và niken và hợp kim của nó trong mối hàn, lý do chính gây ra nứt nhiệt là do mối hàn niken cao với tổ chức dạng cây, ở rìa các hạt thô, tập trung ở một số tinh thể đồng nóng chảy thấp, do đó làm yếu liên kết giữa các hạt, làm giảm khả năng chống nứt của kim loại hàn. Ngoài ra, hàm lượng niken trong kim loại hàn quá cao khiến kim loại hàn không thể tạo ra nứt nhiệt có tác động đáng kể đến mối hàn sắt-niken, oxy, lưu huỳnh, phốt pho và các tạp chất khác trên mối hàn xu hướng nứt nhiệt cũng có tác động lớn.
Khi sử dụng thuốc hàn không oxy, do chất lượng oxy, lưu huỳnh, phốt pho và các tạp chất có hại khác trong mối hàn giảm, đặc biệt là hàm lượng oxy giảm, do đó lượng nứt giảm đáng kể. Do kết tinh hồ nóng chảy, oxy và niken có thể tạo thành Ni + NiO eutectic, nhiệt độ eutectic là 1438 ℃, oxy cũng có thể tăng cường tác hại của lưu huỳnh. Vì vậy, khi hàm lượng oxy trong mối hàn cao, xu hướng nứt nhiệt lớn hơn.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb và các nguyên tố hợp kim khác có thể cải thiện khả năng chống nứt của kim loại mối hàn. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb là tác nhân biến chất, có thể tinh chỉnh tổ chức mối hàn và có thể phá vỡ hướng kết tinh của nó. Al, Ti cũng là tác nhân khử oxy mạnh, có thể làm giảm lượng oxy trong mối hàn. Mn có thể tạo thành hợp chất chịu lửa với S, MnS, giúp giảm tác hại của lưu huỳnh.
Tính chất cơ học của mối hàn
Tính chất cơ học của mối hàn sắt-niken liên quan đến vật liệu kim loại điền đầy và thông số hàn. Khi hàn niken nguyên chất và thép cacbon thấp, khi hàm lượng Ni tương đương trong mối hàn nhỏ hơn 30%, dưới tác dụng làm nguội nhanh của mối hàn, cấu trúc martensit sẽ xuất hiện trong mối hàn, khiến độ dẻo và độ dai của mối hàn giảm mạnh. Do đó, để đạt được độ dẻo và độ dai của mối hàn tốt hơn, hàm lượng Ni tương đương trong mối hàn sắt-niken phải lớn hơn 30%.
Thời gian đăng: 10-03-2025