Miért nem tud hegeszteni az edzett acélt?

Az edzett acél - a hőkezelés miatti nagy szilárdságáról és keménységéről ismert (pl. Oltás és edzés) - jelentős kihívásokat jelent a hegesztésben. Noha nem lehetetlen hegeszteni, ezt rendkívül nehéz megtenni anélkül, hogy az anyagot károsodnánk, vagy gyenge, instabil ízületeket hoznánk létre. Az alapvető kérdés abban rejlik, hogy a hegesztésből származó hő hogyan lép kölcsönhatásba az acél mikroszerkezetével, ami a problémák kaszkádjához vezet. Itt van egy részletes bontás:
1. Mi teszi az edzett acélt "megkeményedve"?
Először is, kritikus megérteni, hogy a keményített acél miért viselkedik másképp. Az edzett acél hőkezelési folyamat révén érheti el tulajdonságait:
• Kihúzás: Acél fűtése magas hőmérsékleten (pl. 800–900 fok), hogy egységes "austenit" mikroszerkezetet képezzen, majd gyorsan lehűti (vízben vagy olajban) a szénatomok csapdájához, létrehozva egy kemény, törékeny fázist, az úgynevezett martenzitnek.
• Ez a martenzitikus szerkezet megkeményedett acél számára nagy keménységét (gyakran 50+ HRC) adja, de törékenyé és érzékenyvé teszi a hőre is.
2. A legfontosabb okok az edzett acél hegesztése problematikus
A hegesztés magában foglalja az olvadást és az RE - fém megszilárdítását, amely az edzett acélt a szélsőséges hőmérsékleti változásokig terjed ki. Ezek a változások megzavarják a mikroszerkezetét, és elkerülhetetlen problémákat okoznak:
a. A gyors hűtés több martenzitet okoz - és repedés
Amikor a hegesztési medence lehűl, a - által érintett zóna (HAZ) - hő a hegesztés körüli területen drasztikus hőmérsékleti eltolódáson megy keresztül:
• A HAZ -t az acél "kritikus hőmérséklete" (kb. 723 fokos) fölé melegítik, a meglévő martenzitét austenitré alakítva.
• Ahogy a hegesztés lehűl, ez az austenit még gyorsabban visszatér a martenzithez, mint az eredeti edzési folyamat során (a hegesztés lokalizált, intenzív hő miatt).
• Az új martenzit gyors kialakulása szélsőséges belső stresszt okoz, mivel a martenzit sűrűbb, mint az austenit, ami hideg repedéshez (más néven "hidrogén - indukált repedés") vezet a HAZ vagy a hegesztésben.
b. A hidrogén ölelés súlyosbítja a repedést
A hegesztés bevezeti a hidrogént az acélba, gyakran a levegő, fluxus vagy szennyezett felületek nedvességtartalmából. Az edzett acél martenzitikus szerkezete csapdába ejti ezt a hidrogént, amely:
• Gyengrálja a fém képességét a stressz ellen.
• A martenzit képződésétől a belső stressz és a hegesztés utáni órákban vagy nappal a belső stressz és a belső stressz kombinálása.
c. A keménység elvesztése a HAZ -ban
Míg a HAZ egyes részei nehezebbé (és törékenyebbé válnak) az új martenzitből, más területeket olyan hőmérsékletre melegítenek, amely "enyhíti" a meglévő martenzitet:
• Az edzés lágyítja a martenzitet, csökkentve a keménységet ezekben a régiókban.
• Ez egy "lágy foltot" hoz létre a HAZ -ban, aláásva az acél tervezett szilárdságát és kopásállóságát.
d. A törékenység növeli a törési kockázatot
Az edzett acél már martenzitikus szerkezete miatt már törékeny. A hegesztés ezt súlyosbítja:
• A HAZ még törékenyebbé válik az új martenzit vagy karbidképződésből (ha az acél magas - szén).
• Ellentétben az elrontó fémekkel, amelyek stressz alatt hajlanak, ez a törékeny régió hirtelen terhelés alatt törhet, és katasztrofális kudarchoz vezet.
3. Van -e valamilyen módja a megkeményedett acél hegesztésére?
Noha az edzett acél hegesztése nem lehetetlen, speciális technikákra van szükség a - károsodás minimalizálása érdekében, és még akkor is az eredmények ritkán tökéletesek. A közös megoldások a következők:
• Melegítse elő az acélt: A teljes rész melegítése 200–300 fokra, mielőtt a hegesztés lehűl, csökkenti a martenzit képződését és a stresszet. Ez kritikus, de nem szünteti meg a kockázatot.
• Használjon alacsony - hidrogénhegesztési módszereket: Válasszon olyan folyamatokat, mint a TIG (gázhangoló ívhegesztés) inert gázvédővel, vagy alacsony - hidrogénelektródákkal, a hidrogén abszorpciójának csökkentése érdekében.
• POST - Hegesztési hőkezelés (PWHT): Hegítés után mérséklessze az acélt 200–300 fokos melegítéssel és lassan hűtéssel. Ez enyhíti a stresszt és lágyítja a felesleges martenzitet, bár csökkenti az acél általános keménységét.
• Kerülje el teljesen a hegesztést: Sok esetben jobb, ha az alkatrészt a lágyított (puha) acélból szerezzük, hegesztjük először, majd utána megkeményítsük. Ez elkerüli az edzett szerkezet károsítását.
4
Még az óvintézkedésekkel is, a hegesztett acél ritkán állítja vissza az anyagot az eredeti tulajdonságaihoz:
• A repedések továbbra is kialakulhatnak, különösen a magas - stressz alkalmazásokban, például a szerszámok vagy a szerkezeti részekben.
• A HAZ -nak mindig következetlen keménysége lesz, gyengítve az alkatrészt.
• Az előmelegedés, a speciális berendezések és a - hegesztési kezelés előmelegedésének és költségének idő és költsége gyakran meghaladja az előnyöket.
Következtetés
Az edzett acélt rendkívül nehéz sikeresen hegeszteni, mivel a hegesztés megzavarja a martenzitikus mikroszerkezetét, belső stresszt okoz, hidrogént vezet be, és repedést vagy keménységet okoz. Noha a korlátozott, speciális technikák csökkenthetik a kockázatot, ritkán hoznak létre olyan ízületet, mint az eredeti acél. Ezért általában nem ajánlott a hegesztett edzett acél, kivéve, ha feltétlenül szükséges -, és még akkor is szakértői készségeket és gondos tervezést igényel. A legtöbb esetben a hegesztés edzés előtt (amikor az acél még puha) a sokkal biztonságosabb alternatíva.