Keluli tahan karat ialah sejenis keluli yang mengandungi kromium, memberikan rintangan karat yang kuat. Berdasarkan strukturnya, keluli tahan karat dikelaskan kepada empat jenis utama: austenit, feritik, martensit, dankeluli tahan karat dupleks. Setiap jenis mempunyai ciri unik dan keperluan kimpalan khusus.
Keluli tahan karat dihasilkan dengan menambahkan kromium kepada keluli, mewujudkan keadaan pasif yang menjadikan bahan tahan karat. Untuk sifat ini berkesan, kandungan kromium mestilah sekurang-kurangnya 12%. Untuk meningkatkan lagi rintangan kakisan, unsur-unsur seperti nikel dan molibdenum sering ditambah untuk menguatkan lapisan pempasifan.
Secara umum, "keluli tahan karat" secara amnya merangkumi kedua-dua keluli tahan karat dan tahan asid. Walaupun keluli tahan karat tidak selalu tahan asid, keluli tahan asid biasanya menawarkan rintangan karat yang unggul kerana komposisi kimianya yang dipertingkatkan.
Keluli Tahan Karat Austenitik dan Ciri-ciri Kimpalannya
Keluli tahan karat austenit mengandungi bahagian kromium dan nikel yang tinggi, biasanya membentuk struktur austenit sepenuhnya pada suhu bilik. Keluli ini menawarkan keplastikan, keliatan dan rintangan kakisan yang sangat baik. Semasa kimpalan, bagaimanapun, ia memberikan beberapa cabaran:
Kakisan antara butiran:
Apabila keluli tahan karat austenit kekal dalam julat suhu 450 darjah hingga 850 darjah untuk tempoh yang lama, karbida Cr23C6 boleh memendakan pada sempadan butiran, mewujudkan zon habis kromium dan menyebabkan kakisan antara butiran. Langkah pencegahan termasuk menggunakan karbon ultra rendah atau bahan kimpalan yang distabilkan dengan unsur seperti titanium atau niobium, menggunakan teknik kimpalan input haba rendah dan melakukan rawatan penyelesaian selepas kimpalan.
Retak Panas:
Disebabkan oleh pekali pengembangan haba yang tinggi, keluli tahan karat austenit mengalami tekanan pengecutan yang ketara semasa penyejukan, menjadikannya terdedah kepada keretakan panas. Untuk mengelakkan ini, komposisi logam kimpalan boleh dilaraskan untuk membentuk struktur dupleks, dengan kandungan ferit dikawal antara 3% dan 5%. Selain itu, memilih salutan elektrod yang sesuai boleh mengurangkan risiko keretakan.
Retak Kakisan Tegasan:
Sambungan dikimpal dalam keluli tahan karat austenit mungkin mengalami keretakan tertunda di bawah tegasan tegangan dalam persekitaran menghakis tertentu. Strategi pencegahan termasuk memilih bahan kimpalan yang serasi, memastikan pemadanan yang betul antara kimpalan dan logam asas, menggunakan proses kimpalan yang sesuai, dan menggunakan rawatan pelepasan tekanan selepas kimpalan.
Pembentukan Kimpalan yang Lemah:
Disebabkan kandungan aloinya yang tinggi dan kecairan kolam lebur yang rendah, keluli tahan karat austenit boleh mengakibatkan kualiti permukaan kimpalan yang lemah. Untuk meningkatkan pembentukan kimpalan, teknik seperti kimpalan gas lengai tungsten (TIG) untuk pas akar, mengawal julat suhu pemekaan zon terjejas haba, dan menggunakan teknologi manik kimpalan sempit boleh digunakan.
Keluli Tahan Karat Feritik dan Ciri-ciri Kimpalannya
Keluli tahan karat feritik mengandungi 10.5% hingga 30% kromium dan mempunyai struktur kekisi padu berpusat badan. Ia biasanya kekurangan nikel tetapi mungkin termasuk sejumlah kecil molibdenum, titanium atau niobium untuk sifat yang dipertingkatkan. Keluli ini mempunyai kekonduksian haba yang tinggi, pengembangan haba yang rendah, dan pengoksidaan yang sangat baik dan rintangan kakisan tegasan. Ciri-ciri kimpalannya termasuk:
Kebolehkimpalan:
Disebabkan oleh pekali pengembangan haba yang rendah, keluli tahan karat ferit cenderung untuk membangunkan tegasan kimpalan, yang boleh menyebabkan keretakan. Pemanasan awal sebelum mengimpal dan menyejukkan perlahan selepas itu adalah penting untuk meminimumkan tekanan dan mengelakkan keretakan.
Kakisan antara butiran:
Keluli tahan karat feritik terdedah kepada kakisan antara butiran, terutamanya apabila kandungan karbon tinggi. Untuk mengurangkan risiko ini, menggunakan bahan kimpalan rendah karbon atau stabil adalah disyorkan.
Rintangan kakisan:
Keluli tahan karat feritik menawarkan rintangan kakisan yang lebih baik daripada austenit316 keluli tahan karat, terutamanya dalam persekitaran dengan kandungan klorin yang tinggi. Ini menjadikannya sesuai untuk keadaan menghakis yang agresif.
Sifat Mekanikal:
Keluli tahan karat ferit mempunyai hasil dan kekuatan tegangan yang lebih tinggi sedikit daripada keluli karbon rendah, tetapi kemuluran yang lebih rendah. Perhatian khusus harus diberikan untuk mengekalkan keplastikan dan keliatan kimpalan semasa mengimpal.
kerapuhan:
Keluli tahan karat ferit boleh menjadi rapuh pada suhu bilik, terutamanya gred kromium tinggi. Mengawal kadar penyejukan semasa mengimpal dan menggunakan rawatan haba selepas kimpalan yang sesuai boleh mengurangkan isu ini.
Kerosakan Suhu Tinggi:
Pada suhu tinggi, keluli tahan karat ferit mungkin mengalami kerosakkan akibat pemendakan karbida. Risiko ini boleh diminimumkan dengan mengawal kandungan karbon dan nitrogen keluli.
Keluli Tahan Karat Martensit dan Ciri Kimpalannya
Keluli tahan karat martensit ialah keluli tahan karat karbon tinggi dengan struktur kekisi padu berpusat badan. Ia mencapai kekuatan dan kekerasan yang tinggi melalui rawatan haba tetapi mempunyai keplastikan dan keliatan yang agak rendah. Ciri-ciri kimpalan utama termasuk:
Kecenderungan Pengerasan:
Keluli tahan karat martensit cenderung membentuk struktur martensit yang keras dan rapuh apabila disejukkan selepas dikimpal, meningkatkan risiko kerapuhan dan keretakan pada sambungan yang dikimpal.
Prapemanasan dan Rawatan Selepas Haba:
Untuk mengurangkan tekanan kimpalan dan mengelakkan keretakan, pemanasan awal sebelum mengimpal dan menggunakan rawatan haba selepas kimpalan adalah penting. Langkah-langkah ini membantu memulihkan keliatan kawasan yang dikimpal.
Retak Kimpalan:
Oleh kerana kebolehkerasan dan tegasan kimpalannya, keluli tahan karat martensit terdedah kepada keretakan sejuk, terutamanya jika prapemanasan dan rawatan selepas haba tidak dilakukan dengan betul.
Pemilihan Bahan Kimpalan:
Memilih bahan kimpalan yang sesuai adalah kritikal. Elektrod hidrogen rendah atau wayar kimpalan yang sepadan dengan komposisi kimia bahan induk biasanya digunakan untuk mengurangkan risiko keretakan.
Proses Kimpalan:
Memilih proses kimpalan yang betul, seperti kimpalan arka atau kimpalan gas lengai tungsten (TIG), dan mengawal parameter kimpalan adalah penting untuk mencapai kimpalan berkualiti tinggi.
Kadar Penyejukan:
Kadar penyejukan selepas kimpalan mempengaruhi kualiti kimpalan dengan ketara. Penyejukan pantas meningkatkan risiko pengerasan dan keretakan, manakala penyejukan perlahan boleh mengurangkan keliatan di kawasan yang dikimpal.
Oleh itu, memastikan kualiti dan prestasi kimpalan yang tinggi melibatkan pemilihan bahan kimpalan yang sesuai, mengawal parameter kimpalan dan melakukan rawatan selepas kimpalan yang sesuai. Pemahaman menyeluruh tentang ciri-ciri kimpalan keluli tahan karat adalah penting untuk mereka bentuk dan mengeluarkan jentera tahan lama.
