Research on Hot Cracking Problems in Welding of Stainless Steel and Heat-Resistant Alloys

Stainless steel and heat-resistant, corrosion-resistant alloys are widely used in industries such as petroleum, كيميائية, aviation, الفضاء الجوي, nuclear energy, metallurgy, electricity, مواصلات, textile, and electronics. These materials are prized for their anti-rust, corrosion-resistant, oxidation-resistant, and high-temperature-resistant properties. لكن, welding these materials presents significant challenges, particularly with hot cracking.

Types of Hot Cracks

Hot cracks in welding typically fall into three categories:

1. Solidification Cracks:
   • Occur in the weld metal.
   • Form in high-temperature areas where liquid and solid phases coexist.
2. Liquefaction Cracks:
   • Occur in the heat-affected zone or the reheating zone of multi-layer welds.
   • تتشكل أيضًا في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة ذات المراحل السائلة والصلبة تحت الضغط الحراري.
3. الشقوق منخفضة اللدونة:
   • تحدث في درجات حرارة منخفضة.
   • تظهر في المنطقة الخشنة الحبيبات من المنطقة المتضررة بالحرارة ولا ترتبط بالطور السائل.

حساسية للتصلب الشقوق

في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ, الشقوق التصلب هي مصدر قلق كبير. تعتمد حساسية هذه الشقوق على محتوى الفريت في الدلتا. من غير المرجح أن تحدث الشقوق عندما يكون محتوى الفريت بين 5% و 20%. لكن, عندما يتجاوز المحتوى 40%, تزداد حساسية الكراك بشكل ملحوظ. لمنع الشقوق التصلب, يمكن تعديل التركيب الكيميائي لمعدن اللحام للحفاظ على محتوى الفريت في حدود نسبة قليلة.

سبائك أساسها النيكل

سبائك أساسها النيكل, مثل كونيكل 625 أو 718, تتمتع بنطاق درجة حرارة هش أوسع مقارنةً بـ Hastelloy X أو C-276, مما يجعلها أكثر حساسية لشقوق التصلب. تحتوي هذه السبائك على المزيد من Nb, الذي يشكل NbC, مرحلة جاما (Ni3Nb), ومرحلة لافيس. أثناء اللحام, تتشكل الطور سهل الانصهار γ/NbC أو γ/Laves في منطقة التصلب النهائية, مما يؤدي إلى حدوث تشققات تصلب بسبب انخفاض نقاط انصهارها. تعمل عناصر مثل C وSi أيضًا على زيادة حساسية التشقق. بالإضافة إلى ذلك, يمكن أن يؤدي NbC غير المذاب في المادة الأصلية إلى تشققات التميع في الواجهة γ/NbC.

العوامل المؤثرة على الشقوق الساخنة

حدوث شقوق ساخنة في الفولاذ المقاوم للصدأ والمقاوم للحرارة, تتأثر السبائك المقاومة للتآكل بعدة عوامل:

• تكوين السبائك وهيكلها:
  • يعد تكوين وهيكل السبائك المتأصل في المادة من العوامل المهمة.
• الادراج والعناصر المذابة:
  • عناصر مثل P, س, الرصاص, سن, والزنك يخلقان مواد ذات نقطة انصهار منخفضة تغطي حدود الحبوب, مما يسبب تشققات تحت الانفعالات الحرارية الصغيرة.
• محتوى الفريت:
  • لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيت-الفريت, يؤثر محتوى الفريت بشكل كبير على حساسية التشقق.
• الشوائب:
  • في اللحامات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيت النقي, انخفاض محتوى P + S يقلل من الحساسية للشقوق الساخنة.
• تشكيل الانصهار:
  • في السبائك القائمة على النيكل, عناصر مثل ملحوظة, ج, و Si يشكلان مادة سهلة الانصهار ذات نقطة انصهار منخفضة, زيادة حساسية الكراك. تساهم الشوائب مثل P وS عند حدود الحبوب أيضًا في حدوث الشقوق الساخنة.

في ملخص, التكسير الساخن في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ومقاوم للحرارة, تتأثر السبائك المقاومة للتآكل بتكوين السبائك, العوامل الهيكلية, الادراج, العناصر المذابة, والشوائب. يمكن أن يساعد التحكم في هذه العوامل في التخفيف من مخاطر الشقوق الساخنة.