כיצד לבחור חומרי ריתוך לחוטי ריתוך ואלקטרודה מנירוסטה?

ארבעה סוגים של נירוסטה ותפקידם של אלמנטים סגסוגים:

ניתן לסווג פלדת אל-חלד לארבעה סוגים עיקריים: אוסטניטית, מרטנסיטית, פריטית ונירוסטה דופלקסית (טבלה 1). סיווג זה מבוסס על מבנה המיקרו של נירוסטה בטמפרטורת החדר. כאשר פלדה דלת פחמן מחוממת ל-1550 מעלות צלזיוס, המבנה המיקרו שלה משתנה מפריט בטמפרטורת החדר לאוסטניט. עם הקירור, המיקרו-מבנה חוזר לפריט. אוסטניט, שקיים בטמפרטורות גבוהות, אינו מגנטי ובדרך כלל בעל חוזק נמוך יותר אך משיכות טובה יותר בהשוואה לפריט בטמפרטורת החדר.

כאשר תכולת הכרום (Cr) בפלדה עולה על 16%, מבנה המיקרו בטמפרטורת החדר מתקבע בשלב הפריט, שומר על פריט בכל טווחי הטמפרטורות. סוג זה מכונה נירוסטה פריטית. כאשר גם תכולת הכרום (Cr) היא מעל 17% וגם תכולת הניקל (Ni) היא מעל 7%, שלב האוסטניט הופך ליציב, שומר על אוסטניט מטמפרטורות נמוכות עד לנקודת ההיתוך.

פלדת אל-חלד אוסטינית מכונה בדרך כלל מסוג "Cr-N", בעוד פלדות אל-חלד מרטנסיטית ופריטית נקראות ישירות מסוג "Cr". ניתן לסווג אלמנטים מנירוסטה ומתכות מילוי לאלמנטים יוצרי אוסטניט ולאלמנטים יוצרי פריט. היסודות העיקריים היוצרים אוסטניט כוללים Ni, C, Mn ו-N, בעוד שהיסודות העיקריים היוצרים פריט כוללים Cr, Si, Mo ו-Nb. התאמת התוכן של אלמנטים אלה יכולה לשלוט בשיעור הפריט במפרק הריתוך.

נירוסטה אוסטינית, במיוחד כאשר מכילה פחות מ-5% חנקן (N), קלה יותר לריתוך ומציעה איכות ריתוך טובה יותר בהשוואה לפלדות אל חלד עם תכולת N נמוכה יותר. חיבורי ריתוך מפלדת אל-חלד אוסטינית מפגינים חוזק וגמישות טובים, ולעתים קרובות מבטלים את הצורך בטיפולי חום לפני ריתוך ואחרי ריתוך. בתחום ריתוך הנירוסטה, הנירוסטה האוסטניטית מהווה 80% מכלל השימוש בפלדת אל חלד, מה שהופך אותה למוקד העיקרי של מאמר זה.

איך בוחרים נכוןריתוך נירוסטהחומרים מתכלים, חוטים ואלקטרודות?

אם חומר האב זהה, הכלל הראשון הוא "להתאים את חומר האב". לדוגמה, אם פחם מחובר לנירוסטה 310 או 316, בחר את חומר הפחם המתאים. בעת ריתוך חומרים לא דומים, פעל לפי ההנחיה של בחירת חומר בסיס התואם תכולת אלמנט סגסוגת גבוהה. לדוגמה, בעת ריתוך פלדת אל חלד 304 ו-316, בחר חומרי ריתוך מסוג 316. עם זאת, ישנם גם מקרים מיוחדים רבים שבהם העיקרון של "התאמת המתכת הבסיסית" אינו מלווה. בתרחיש זה, מומלץ "לעיין בטבלת בחירת החומרים המתכלים לריתוך". לדוגמה, נירוסטה מסוג 304 היא חומר הבסיס הנפוץ ביותר, אך אין מוט ריתוך מסוג 304.

אם חומר הריתוך צריך להתאים למתכת הבסיס, כיצד לבחור את חומר הריתוך לריתוך חוט ואלקטרודה מנירוסטה 304?

בעת ריתוך פלדת אל חלד 304, השתמש בחומרי ריתוך מסוג 308 מכיוון שהאלמנטים הנוספים בנירוסטה 308 יכולים לייצב טוב יותר את אזור הריתוך. ה-308L היא גם בחירה מקובלת. L מציינת תכולת פחמן נמוכה, נירוסטה 3XXL מציינת תכולת פחמן של 0.03%, בעוד שפלדת אל חלד רגילה 3XX יכולה להכיל עד 0.08% תכולת פחמן. כיוון שחומרי ריתוך מסוג L שייכים לאותו סוג של סיווג כמו חומרים מתכלים לריתוך שאינם מסוג L, על היצרנים לשקול שימוש בחומרי ריתוך מסוג L בנפרד מכיוון שתכולת הפחמן הנמוכה שלו יכולה להפחית את הנטייה של קורוזיה בין-גרגירית. למעשה, המחבר מאמין שאם יצרנים רוצים לשדרג את המוצרים שלהם, חומרים צהובים בצורת L יהיו בשימוש נרחב יותר. יצרנים המשתמשים בשיטות ריתוך GMAW שוקלים להשתמש גם בנירוסטה מסוג 3XXSi מכיוון ש-SI יכול לשפר חלקי הרטבה ודליפה. במקרה שלחתיכת הפחם יש שיא גבוה יותר או שחיבור בריכת הריתוך גרוע בבוהן הריתוך של התפר האיטי או ריתוך הברכיים, השימוש בחוט ריתוך מוגן גז המכיל S יכול להרטיב את תפר הפחם ולשפר את קצב השקיעה .