Kebolehkimpalan bahan logam merujuk kepada keupayaan bahan logam untuk mendapatkan sambungan kimpalan yang sangat baik menggunakan proses kimpalan tertentu, termasuk kaedah kimpalan, bahan kimpalan, spesifikasi kimpalan dan bentuk struktur kimpalan.Jika logam boleh mendapatkan sambungan kimpalan yang sangat baik menggunakan proses kimpalan yang lebih biasa dan mudah, ia dianggap mempunyai prestasi kimpalan yang baik.Kebolehkimpalan bahan logam biasanya dibahagikan kepada dua aspek: kebolehkimpalan proses dan kebolehkimpalan aplikasi.
Kebolehkimpalan proses: merujuk kepada keupayaan untuk mendapatkan sambungan kimpalan yang sangat baik dan bebas kecacatan di bawah keadaan proses kimpalan tertentu.Ia bukan sifat melekat pada logam, tetapi dinilai berdasarkan kaedah kimpalan tertentu dan langkah-langkah proses tertentu yang digunakan.Oleh itu, kebolehkimpalan proses bahan logam berkait rapat dengan proses kimpalan.
Kebolehkimpalan perkhidmatan: merujuk kepada tahap di mana sambungan dikimpal atau keseluruhan struktur memenuhi prestasi perkhidmatan yang ditentukan oleh keadaan teknikal produk.Prestasi bergantung kepada keadaan kerja struktur yang dikimpal dan keperluan teknikal yang dikemukakan dalam reka bentuk.Biasanya termasuk sifat mekanikal, rintangan keliatan suhu rendah, rintangan patah rapuh, rayapan suhu tinggi, sifat keletihan, kekuatan berkekalan, rintangan kakisan dan rintangan haus, dsb. Contohnya, keluli tahan karat S30403 dan S31603 yang biasa digunakan mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik, dan 16MnDR dan keluli suhu rendah 09MnNiDR juga mempunyai rintangan keliatan suhu rendah yang baik.
Faktor yang mempengaruhi prestasi kimpalan bahan logam
1. Faktor material
Bahan termasuk logam asas dan bahan kimpalan.Di bawah keadaan kimpalan yang sama, faktor utama yang menentukan kebolehkimpalan logam asas adalah sifat fizikal dan komposisi kimianya.
Dari segi sifat fizikal: faktor seperti takat lebur, kekonduksian terma, pekali pengembangan linear, ketumpatan, kapasiti haba dan faktor lain logam semuanya mempunyai kesan ke atas proses seperti kitaran haba, lebur, penghabluran, perubahan fasa, dsb. , sekali gus menjejaskan kebolehkimpalan.Bahan dengan kekonduksian haba yang rendah seperti keluli tahan karat mempunyai kecerunan suhu yang besar, tegasan sisa yang tinggi, dan ubah bentuk yang besar semasa mengimpal.Selain itu, disebabkan oleh masa tinggal yang lama pada suhu tinggi, bijirin di zon yang terjejas haba tumbuh, yang memudaratkan prestasi sendi.Keluli tahan karat austenit mempunyai pekali pengembangan linear yang besar dan ubah bentuk dan tekanan sendi yang teruk.
Dari segi komposisi kimia, unsur yang paling berpengaruh ialah karbon, yang bermaksud kandungan karbon logam menentukan kebolehkimpalannya.Kebanyakan unsur pengaloian lain dalam keluli tidak kondusif untuk kimpalan, tetapi kesannya secara amnya jauh lebih kecil daripada karbon.Apabila kandungan karbon dalam keluli meningkat, kecenderungan pengerasan meningkat, keplastikan berkurangan, dan retakan kimpalan mudah berlaku.Biasanya, sensitiviti bahan logam kepada retak semasa kimpalan dan perubahan sifat mekanikal kawasan sambungan yang dikimpal digunakan sebagai penunjuk utama untuk menilai kebolehkimpalan bahan.Oleh itu, lebih tinggi kandungan karbon, lebih teruk kebolehkimpalan.Keluli karbon rendah dan keluli aloi rendah dengan kandungan karbon kurang daripada 0.25% mempunyai keplastikan dan keliatan hentaman yang sangat baik, dan keplastikan dan keliatan hentaman sambungan yang dikimpal selepas kimpalan juga sangat baik.Rawatan haba prapemanasan dan selepas kimpalan tidak diperlukan semasa kimpalan, dan proses kimpalan mudah dikawal, jadi ia mempunyai kebolehkimpalan yang baik.
Di samping itu, keadaan peleburan dan gelek, keadaan rawatan haba, keadaan organisasi, dsb. keluli semuanya menjejaskan kebolehkimpalan pada tahap yang berbeza-beza.Kebolehkimpalan keluli boleh dipertingkatkan dengan menapis atau menapis bijirin dan proses penggulungan terkawal.
Bahan kimpalan secara langsung mengambil bahagian dalam satu siri tindak balas metalurgi kimia semasa proses kimpalan, yang menentukan komposisi, struktur, sifat dan pembentukan kecacatan logam kimpalan.Jika bahan kimpalan tidak dipilih dengan betul dan tidak sepadan dengan logam asas, bukan sahaja sambungan yang memenuhi keperluan penggunaan tidak akan diperoleh, tetapi kecacatan seperti retak dan perubahan sifat struktur juga akan diperkenalkan.Oleh itu, pemilihan bahan kimpalan yang betul adalah faktor penting dalam memastikan sambungan kimpalan berkualiti tinggi.
2. Faktor proses
Faktor proses termasuk kaedah kimpalan, parameter proses kimpalan, jujukan kimpalan, pemanasan awal, rawatan haba selepas pemanasan dan selepas kimpalan, dan lain-lain. Kaedah kimpalan mempunyai pengaruh yang besar terhadap kebolehkimpalan, terutamanya dalam dua aspek: ciri sumber haba dan keadaan perlindungan.
Kaedah kimpalan yang berbeza mempunyai sumber haba yang sangat berbeza dari segi kuasa, ketumpatan tenaga, suhu pemanasan maksimum, dll. Logam yang dikimpal di bawah sumber haba yang berbeza akan menunjukkan sifat kimpalan yang berbeza.Sebagai contoh, kuasa kimpalan elektroslag sangat tinggi, tetapi ketumpatan tenaga sangat rendah, dan suhu pemanasan maksimum tidak tinggi.Pemanasan adalah perlahan semasa mengimpal, dan masa tinggal suhu tinggi adalah panjang, mengakibatkan butiran kasar di zon terjejas haba dan pengurangan ketara dalam keliatan hentaman, yang mesti dinormalisasi.Untuk meningkatkan.Sebaliknya, kimpalan rasuk elektron, kimpalan laser dan kaedah lain mempunyai kuasa yang rendah, tetapi ketumpatan tenaga yang tinggi dan pemanasan yang cepat.Masa tinggal suhu tinggi adalah singkat, zon terjejas haba sangat sempit, dan tidak ada bahaya pertumbuhan bijirin.
Melaraskan parameter proses kimpalan dan mengguna pakai langkah-langkah proses lain seperti prapemanasan, selepas pemanasan, kimpalan berbilang lapisan dan mengawal suhu interlayer boleh melaraskan dan mengawal kitaran haba kimpalan, dengan itu mengubah kebolehkimpalan logam.Jika langkah-langkah seperti pemanasan awal sebelum kimpalan atau rawatan haba selepas kimpalan diambil, adalah mustahil untuk mendapatkan sambungan dikimpal tanpa kecacatan retak yang memenuhi keperluan prestasi.
3. Faktor struktur
Ia terutamanya merujuk kepada bentuk reka bentuk struktur yang dikimpal dan sambungan yang dikimpal, seperti kesan faktor seperti bentuk struktur, saiz, ketebalan, bentuk alur sendi, susun atur kimpalan dan bentuk keratan rentasnya terhadap kebolehkimpalan.Pengaruhnya terutamanya dicerminkan dalam pemindahan haba dan keadaan daya.Ketebalan plat yang berbeza, bentuk sendi yang berbeza atau bentuk alur mempunyai arah dan kadar kelajuan pemindahan haba yang berbeza, yang akan menjejaskan arah penghabluran dan pertumbuhan bijian kolam lebur.Suis struktur, ketebalan plat dan susunan kimpalan menentukan kekakuan dan kekangan sendi, yang mempengaruhi keadaan tegasan sendi.Morfologi kristal yang lemah, kepekatan tegasan yang teruk dan tegasan kimpalan yang berlebihan adalah syarat asas untuk pembentukan retakan kimpalan.Dalam reka bentuk, mengurangkan kekakuan sendi, mengurangkan kimpalan silang, dan mengurangkan pelbagai faktor yang menyebabkan kepekatan tegasan adalah semua langkah penting untuk meningkatkan kebolehkimpalan.
4. Syarat penggunaan
Ia merujuk kepada suhu operasi, keadaan beban dan medium kerja semasa tempoh perkhidmatan struktur yang dikimpal.Persekitaran kerja dan keadaan operasi ini memerlukan struktur yang dikimpal untuk mempunyai prestasi yang sepadan.Sebagai contoh, struktur dikimpal yang bekerja pada suhu rendah mesti mempunyai rintangan patah rapuh;struktur yang bekerja pada suhu tinggi mesti mempunyai rintangan rayapan;struktur yang bekerja di bawah beban berselang-seli mesti mempunyai rintangan keletihan yang baik;struktur yang bekerja dalam media asid, alkali atau garam Bekas yang dikimpal hendaklah mempunyai rintangan kakisan yang tinggi dan sebagainya.Pendek kata, semakin teruk keadaan penggunaan, semakin tinggi keperluan kualiti untuk sambungan dikimpal, dan semakin sukar untuk memastikan kebolehkimpalan bahan.
Indeks pengenalpastian dan penilaian kebolehkimpalan bahan logam
Semasa proses kimpalan, produk mengalami proses terma kimpalan, tindak balas metalurgi, serta tegasan dan ubah bentuk kimpalan, mengakibatkan perubahan dalam komposisi kimia, struktur metalografi, saiz dan bentuk, menjadikan prestasi sambungan kimpalan sering berbeza daripada prestasi kimpalan. bahan asas, malah kadangkala Tidak dapat memenuhi keperluan penggunaan.Bagi kebanyakan logam reaktif atau refraktori, kaedah kimpalan khas seperti kimpalan rasuk elektron atau kimpalan laser harus digunakan untuk mendapatkan sambungan berkualiti tinggi.Keadaan peralatan yang lebih sedikit dan kurang kesukaran yang diperlukan untuk membuat sambungan kimpalan yang baik daripada bahan, lebih baik kebolehkimpalan bahan;sebaliknya, jika kaedah kimpalan yang kompleks dan mahal, bahan kimpalan khas dan langkah-langkah proses diperlukan, ini bermakna bahan Kebolehkimpalan adalah lemah.
Apabila mengeluarkan produk, kebolehkimpalan bahan yang digunakan mesti dinilai terlebih dahulu untuk menentukan sama ada bahan struktur yang dipilih, bahan kimpalan dan kaedah kimpalan adalah sesuai.Terdapat banyak kaedah untuk menilai kebolehkimpalan bahan.Setiap kaedah hanya boleh menerangkan aspek tertentu kebolehkimpalan.Oleh itu, ujian diperlukan untuk menentukan sepenuhnya kebolehkimpalan.Kaedah ujian boleh dibahagikan kepada jenis simulasi dan jenis eksperimen.Yang pertama mensimulasikan ciri pemanasan dan penyejukan kimpalan;ujian terakhir mengikut keadaan kimpalan sebenar.Kandungan ujian adalah terutamanya untuk mengesan komposisi kimia, struktur metalografi, sifat mekanikal, dan kehadiran atau ketiadaan kecacatan kimpalan logam asas dan logam kimpalan, dan untuk menentukan prestasi suhu rendah, prestasi suhu tinggi, rintangan kakisan, dan rintangan retak sambungan yang dikimpal.
Ciri-ciri kimpalan bahan logam yang biasa digunakan
1. Kimpalan keluli karbon
(1) Kimpalan keluli karbon rendah
Keluli karbon rendah mempunyai kandungan karbon rendah, kandungan mangan dan silikon rendah.Dalam keadaan biasa, ia tidak akan menyebabkan pengerasan struktur atau struktur pelindapkejutan yang serius disebabkan oleh kimpalan.Keluli jenis ini mempunyai keplastikan dan keliatan impak yang sangat baik, dan keplastikan dan keliatan sambungan dikimpalnya juga sangat baik.Prapemanasan dan selepas pemanasan secara amnya tidak diperlukan semasa mengimpal, dan langkah-langkah proses khas tidak diperlukan untuk mendapatkan sambungan dikimpal dengan kualiti yang memuaskan.Oleh itu, keluli karbon rendah mempunyai prestasi kimpalan yang sangat baik dan merupakan keluli dengan prestasi kimpalan terbaik antara semua keluli..
(2) Kimpalan keluli karbon sederhana
Keluli karbon sederhana mempunyai kandungan karbon yang lebih tinggi dan kebolehkimpalannya lebih buruk daripada keluli karbon rendah.Apabila CE menghampiri had bawah (0.25%), kebolehkimpalan adalah baik.Apabila kandungan karbon meningkat, kecenderungan pengerasan meningkat, dan struktur martensit keplastikan rendah mudah dihasilkan di zon yang terjejas haba.Apabila kimpalan agak tegar atau bahan kimpalan dan parameter proses tidak dipilih dengan betul, keretakan sejuk mungkin berlaku.Apabila mengimpal lapisan pertama kimpalan berbilang lapisan, disebabkan oleh bahagian besar logam asas yang bersatu ke dalam kimpalan, kandungan karbon, kandungan sulfur dan fosforus meningkat, menjadikannya mudah untuk menghasilkan retakan panas.Selain itu, sensitiviti stomata juga meningkat apabila kandungan karbon tinggi.
(3) Kimpalan keluli karbon tinggi
Keluli karbon tinggi dengan CE lebih besar daripada 0.6% mempunyai kebolehkerasan yang tinggi dan terdedah untuk menghasilkan martensit karbon tinggi yang keras dan rapuh.Keretakan mudah berlaku di kimpalan dan zon yang terjejas haba, menjadikan kimpalan sukar.Oleh itu, keluli jenis ini secara amnya tidak digunakan untuk membuat struktur yang dikimpal, tetapi digunakan untuk membuat komponen atau bahagian dengan kekerasan yang tinggi atau rintangan haus.Kebanyakan kimpalan mereka adalah untuk membaiki bahagian yang rosak.Bahagian dan komponen ini hendaklah disepuhlindapkan sebelum pembaikan kimpalan untuk mengurangkan keretakan kimpalan, dan kemudian dirawat haba semula selepas kimpalan.
2. Kimpalan keluli kekuatan tinggi aloi rendah
Kandungan karbon keluli kekuatan tinggi aloi rendah secara amnya tidak melebihi 0.20%, dan jumlah unsur mengaloi secara amnya tidak melebihi 5%.Ia adalah tepat kerana keluli kekuatan tinggi aloi rendah mengandungi sejumlah unsur aloi yang prestasi kimpalannya agak berbeza daripada keluli karbon.Ciri-ciri kimpalannya adalah seperti berikut:
(1) Retak kimpalan pada sambungan yang dikimpal
Keluli kekuatan tinggi aloi rendah yang retak sejuk mengandungi C, Mn, V, Nb dan unsur-unsur lain yang menguatkan keluli, jadi ia mudah dikeraskan semasa mengimpal.Struktur keras ini sangat sensitif.Oleh itu, apabila ketegarannya besar atau tegasan penahannya tinggi, jika proses kimpalan yang tidak betul boleh menyebabkan keretakan sejuk dengan mudah.Selain itu, retak jenis ini mempunyai kelewatan tertentu dan sangat berbahaya.
Retak Panaskan Semula (SR) Retak panaskan semula ialah rekahan antara butiran yang berlaku di kawasan berbutir kasar berhampiran garisan gabungan semasa rawatan haba pelepasan tekanan selepas kimpalan atau operasi suhu tinggi jangka panjang.Secara amnya dipercayai ia berlaku disebabkan suhu kimpalan yang tinggi menyebabkan V, Nb, Cr, Mo dan karbida lain berhampiran HAZ menjadi pepejal terlarut dalam austenit.Mereka tidak mempunyai masa untuk mendakan semasa penyejukan selepas kimpalan, tetapi tersebar dan mendakan semasa PWHT, dengan itu menguatkan struktur kristal.Di dalam, ubah bentuk rayapan semasa kelonggaran tegasan tertumpu pada sempadan butiran.
Sambungan dikimpal keluli berkekuatan tinggi aloi rendah secara amnya tidak terdedah kepada retak semula, seperti 16MnR, 15MnVR, dsb. Walau bagaimanapun, bagi keluli kekuatan tinggi aloi rendah Mn-Mo-Nb dan Mn-Mo-V siri rendah, seperti 07MnCrMoVR, memandangkan Nb, V dan Mo ialah unsur yang mempunyai kepekaan yang kuat untuk memanaskan semula keretakan, keluli jenis ini perlu dirawat semasa rawatan haba selepas kimpalan.Penjagaan harus diambil untuk mengelakkan kawasan suhu sensitif retak panas semula untuk mengelakkan berlakunya retak panas semula.
(2) Kerosakan dan pelembutan sambungan yang dikimpal
Kerosakan penuaan terikan Sendi yang dikimpal perlu menjalani pelbagai proses sejuk (ricih kosong, penggelek tong, dll.) sebelum mengimpal.Keluli akan menghasilkan ubah bentuk plastik.Jika kawasan itu dipanaskan lagi kepada 200 hingga 450°C, penuaan terikan akan berlaku..Kerosakan penuaan terikan akan mengurangkan keplastikan keluli dan meningkatkan suhu peralihan rapuh, mengakibatkan patah rapuh peralatan.Rawatan haba selepas kimpalan boleh menghapuskan penuaan terikan seperti struktur yang dikimpal dan memulihkan keliatan.
Kerosakan kimpalan dan zon terjejas haba Kimpalan ialah proses pemanasan dan penyejukan yang tidak sekata, mengakibatkan struktur tidak sekata.Suhu peralihan rapuh kimpalan (WM) dan zon terjejas haba (HAZ) adalah lebih tinggi daripada logam asas dan merupakan penghubung lemah dalam sambungan.Tenaga talian kimpalan mempunyai kesan penting ke atas sifat keluli kekuatan tinggi aloi rendah WM dan HAZ.Keluli kekuatan tinggi aloi rendah mudah mengeras.Jika tenaga talian terlalu kecil, martensit akan muncul dalam HAZ dan menyebabkan keretakan.Jika tenaga garisan terlalu besar, butiran WM dan HAZ akan menjadi kasar.Akan menyebabkan sendi menjadi rapuh.Berbanding dengan keluli tergelek panas dan ternormal, keluli terbaja karbon rendah dan terbaja mempunyai kecenderungan yang lebih serius kepada pereputan HAZ yang disebabkan oleh tenaga linear yang berlebihan.Oleh itu, apabila mengimpal, tenaga talian harus dihadkan kepada julat tertentu.
Melembutkan zon terjejas haba bagi sambungan dikimpal Disebabkan tindakan haba kimpalan, bahagian luar zon terjejas haba (HAZ) keluli dipadamkan dan dibaja karbon rendah dipanaskan melebihi suhu pembajaan, terutamanya kawasan berhampiran Ac1, yang akan menghasilkan zon pelembutan dengan kekuatan yang berkurangan.Pelembutan struktur dalam zon HAZ meningkat dengan peningkatan tenaga talian kimpalan dan suhu pemanasan awal, tetapi secara amnya kekuatan tegangan dalam zon lembut masih lebih tinggi daripada had bawah nilai standard logam asas, jadi zon terjejas haba keluli jenis ini melembutkan Selagi mutu kerja yang betul, masalah itu tidak akan menjejaskan prestasi sendi.
3. Kimpalan keluli tahan karat
Keluli tahan karat boleh dibahagikan kepada empat kategori mengikut struktur kelulinya yang berbeza, iaitu keluli tahan karat austenit, keluli tahan karat ferit, keluli tahan karat martensit, dan keluli tahan karat dupleks austenitik-feritik.Yang berikut terutamanya menganalisis ciri-ciri kimpalan keluli tahan karat austenit dan keluli tahan karat dua arah.
(1) Kimpalan keluli tahan karat austenit
Keluli tahan karat austenit lebih mudah dikimpal berbanding keluli tahan karat yang lain.Tidak akan ada perubahan fasa pada sebarang suhu dan ia tidak sensitif kepada kerosakan hidrogen.Sambungan keluli tahan karat austenit juga mempunyai keplastikan dan keliatan yang baik dalam keadaan dikimpal.Masalah utama kimpalan ialah: kimpalan retak panas, embrittlement, kakisan antara butiran dan kakisan tegasan, dan lain-lain. Di samping itu, disebabkan oleh kekonduksian haba yang lemah dan pekali pengembangan linear yang besar, tegasan kimpalan dan ubah bentuk adalah besar.Apabila mengimpal, input haba kimpalan hendaklah sekecil mungkin, dan tidak perlu ada pemanasan awal, dan suhu interlayer harus dikurangkan.Suhu interlayer hendaklah dikawal di bawah 60°C, dan sambungan kimpalan hendaklah berperingkat.Untuk mengurangkan input haba, kelajuan kimpalan tidak boleh ditingkatkan secara berlebihan, tetapi arus kimpalan harus dikurangkan dengan sewajarnya.
(2) Kimpalan keluli tahan karat dua hala austenit-feritik
Keluli tahan karat dupleks austenitik-feritik ialah keluli tahan karat dupleks yang terdiri daripada dua fasa: austenit dan ferit.Ia menggabungkan kelebihan keluli austenit dan keluli ferit, jadi ia mempunyai ciri-ciri kekuatan tinggi, rintangan kakisan yang baik dan kimpalan mudah.Pada masa ini, terdapat tiga jenis utama keluli tahan karat dupleks: Cr18, Cr21, dan Cr25.Ciri-ciri utama jenis kimpalan keluli ini ialah: kecenderungan terma yang lebih rendah berbanding dengan keluli tahan karat austenit;kecenderungan embrittlement yang lebih rendah selepas kimpalan berbanding dengan keluli tahan karat ferit tulen, dan tahap kekasaran ferit dalam zon terjejas haba kimpalan Ia juga lebih rendah, jadi kebolehkimpalan adalah lebih baik.
Oleh kerana keluli jenis ini mempunyai sifat kimpalan yang baik, pemanasan awal dan selepas pemanasan tidak diperlukan semasa mengimpal.Plat nipis hendaklah dikimpal oleh TIG, dan plat sederhana dan tebal boleh dikimpal dengan kimpalan arka.Apabila mengimpal dengan kimpalan arka, rod kimpalan khas dengan komposisi serupa dengan logam asas atau rod kimpalan austenit dengan kandungan karbon rendah harus digunakan.Elektrod aloi berasaskan nikel juga boleh digunakan untuk keluli dwi fasa jenis Cr25.
Keluli dwi-fasa mempunyai bahagian ferit yang lebih besar, dan kecenderungan kemerosotan yang wujud bagi keluli ferit, seperti kerapuhan pada 475°C, embrittlement pemendakan fasa σ dan butiran kasar, masih wujud, hanya kerana kehadiran austenit.Beberapa kelegaan boleh diperolehi melalui kesan pengimbangan, tetapi anda masih perlu memberi perhatian semasa mengimpal.Apabila mengimpal keluli tahan karat dupleks bebas Ni atau Ni rendah, terdapat kecenderungan untuk ferit fasa tunggal dan kekasaran bijirin di zon terjejas haba.Pada masa ini, perhatian harus dibayar untuk mengawal input haba kimpalan, dan cuba gunakan arus kecil, kelajuan kimpalan tinggi, dan kimpalan saluran sempit.Dan kimpalan berbilang laluan untuk mengelakkan kekasaran bijirin dan ferriteisasi fasa tunggal di zon yang terjejas haba.Suhu antara lapisan tidak boleh terlalu tinggi.Adalah lebih baik untuk mengimpal pas seterusnya selepas penyejukan.
Masa siaran: Sep-11-2023