رسم تخطيطي لمرحلة التوازن متعدد المتغيرات المتعلقة باللحام الفولاذ المقاوم للصدأ

في مجال لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن مخططات الطور المتوازنة هي الأدوات النظرية الأساسية لتفسير قوانين تغيير الطور ، والتنبؤ بالهياكل المجهرية ، وتحسين معلمات العملية. على الرغم من أن مادة قاعدة الفولاذ المقاوم للصدأ ومعدن الحشو غالباً ما تحتوي على أكثر من عشرة عناصر من سبائكتشكل الدورة الحرارية المتطرفة لـ "التدفئة السريعة - ذوبان درجات الحرارة العالية - التبريد السريع" ظروفًا غير متوفرة ، مما يؤدي إلى مخططات الطور القياسية التي يمكن أن تقرب فقط التنبؤ ببنية اللحام ، ولكن بمساعدة إجراءات حساب الديناميكية الحرارية ، يمكن أن توفر مخططات الطور المخصصة المبنية على بيانات دقيقة للتوجيهات الكمية للحمام الصلب غير الصحيح. من بينها ، مخطط المرحلة الثنائية Fe-Cr ، ورسم الرسم البياني للمرحلة الثلاثية Fe-Cr-C ، ومخطط المرحلة الثلاثية Fe-Cr-Ni هي الأسس الأساسية الثلاثة. وهي تدعم تصميم عملية اللحام من الفولاذ المقاوم للصدأ الفولاذ المقاوم للصدأ ، أوستنيت ، والدوبلكت ، والتي تحدد مباشرة الاستقرار الهيكلي وموثوقية الخدمة للمفصل.

مخطط المرحلة الثنائية FE-CR هو نقطة الانطلاق لفهم توازن الطور من الفولاذ المقاوم للصدأ ، لأن قانون تغيير الطور في كروم العنصر الأساسي الخاص به يتم الكشف عنه بالكامل بواسطة هذا الرسم البياني. الميزة الأكثر أهمية في مخطط المرحلة هذا هي "شبكية الطور"-في نطاق درجة الحرارة من 912 ~ 1394 ℃ ، ستعمل سبائك المحتوى المنخفض كروموم على منطقة أوستنيت ، ويحدد محتوى الكروم مباشرة بنية درجة الحرارة العالية: عندما يكون محتوى الكروم ≤ 12 ٪ ، يكون السبل أو يمتد على نطاق درجة الحرارة بشكل كامل. هذا هو الأساس للهيكل عالي القوة الذي يمكن الحصول عليه من خلال التبريد بعد اللحام ؛ عندما يتراوح محتوى الكروم بين 12 ٪ ~ 12.7 ٪ ، سيتم تشكيل بنية مختلطة من الأوستينيت والفريت في درجة حرارة عالية. يجب التحكم في معدل التبريد أثناء اللحام لتجنب فصل الأنسجة ؛ عندما يكون محتوى الكروم ≥12.7 ٪ ، يكون كل الفريت في درجة حرارة عالية ، ويحتاج اللحام إلى تجنب درجة حرارة التدفئة المفرطة والتسبب في الحبوب الخشنة. بالإضافة إلى ذلك ، يوضح مخطط مرحلة FE-CR أيضًا مخاطر مرحلتين احتضان درجات الحرارة المنخفضة: أحدهما هو المرحلة. يتشكل مركب FE-CR في هذا الهيكل البلوري رباعي اللون ببطء عندما يكون محتوى الكروم> 20 ٪ ، ودرجة الحرارة 600 ~ 800 ℃. لها صلابة عالية وهشاشة عالية ، والتي سوف تقلل بشكل خطير من صلابة المفصل. لذلك ، يجب تبريد الفولاذ المقاوم للصدأ الفريت أو المزدوج بسرعة بعد اللحام لتخطي نطاق درجة الحرارة هذا ؛ والآخر هو المرحلة α ′ ، بالقرب من 475 ℃ ، ستحدث سبائك مع محتوى الكروم> 14 ٪ "475 ℃ ultrittlement" بسبب هطول الأمطار من المشاركين الغنية بالكروم. تحتاج مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ الملحومة إلى تجنب التقديم في نطاق درجة الحرارة 400 ~ 540 ℃ لفترة طويلة لمنع فشل بريتس.

يعد مخطط الطور Ternary Fe-CR-C هو مفتاح تصميم عملية اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ من Martensite والفريت ، لأن الكربون ، كعنصر تكوين أوستنيت قوي ، سيغير توازن الطور بشكل كبير لنظام FE-CR ، ويوسع منطقة حلقة المرحلة γ ، وتسمح بدوريات عالية الكروم إلى تحقيق استقرار في درجات الحرارة العالية. لتبسيط التحليل ، يتم استخدام "مخطط الطور الثنائي الزائف" مع محتوى الكروم الثابت (مثل المقطع العرضي FE-C مع محتوى الكروم بنسبة 13 ٪) ، والذي يمكن أن يظهر بوضوح تأثير الكربون على الأنسجة. خذ مخطط المرحلة الثنائية الزائفة مع محتوى الكروم بنسبة 13 ٪ كمثال: عندما يكون محتوى الكربون أقل من 0.1 ٪ ، فإن السبائك كاملة الفريت في درجة حرارة عالية ، ويمكن الاحتفاظ ببنية الفريت بعد التبريد السريع. هذا هو الأساس للحفاظ على مقاومة جيدة للتآكل بعد لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الفريت. عندما يكون محتوى الكربون أعلى من 0.1 ٪ ، يتم تشكيل بنية مختلطة بين الأوستينيت والفريت لأول مرة في درجة حرارة عالية ، وبعد التبريد أقل من 1200 ℃ ، يتحول تمامًا إلى أوستنيت. بعد التبريد السريع ، يتم تشكيل martensite. هذا هو الأساس لزيادة القوة من خلال "التبريد + backtemper" بعد لحام الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيت. في الوقت نفسه ، يوضح مخطط مرحلة FE-CR-C أيضًا أنه بعد إضافة الكربون ، سيتم ترسيب نوعين من الكربيد-(CR ، FE) ₂₃C₆ و (CR ، FE) ، وخاصة سبائك الكروم العالية. يتم توسيع منطقة مرحلة الفريت ويلزم محتوى الكربون الأعلى لتشكيل أوستنيت. إذا كان محتوى الكربون يتم التحكم فيه بشكل غير صحيح أثناء اللحام ، فمن السهل التسبب في ترسب الكربيد عند حدود الحبوب ويسبب تآكلًا بين الحبيبات. لذلك ، يجب مطابقة مخطط الطور بدقة مع نسبة الكربون إلى الكروم ، وتوازن القوة ومقاومة التآكل.

يعد مخطط الطور الثلاثي Fe-Cr-Ni هو الدعم النظري الأساسي للحام من الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيت. كعنصر استقرار الأوستينيت ، يمكن للنيكل توسيع منطقة مرحلة الأوستينيت والحفاظ عليها مستقرة في درجة حرارة الغرفة. هذه الخاصية هي الأساس الهيكلي للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيت مثل 304 و 316 ، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مثل 2205. يمكن أن يفسر مخططات إسقاط الطور السائل والصلبة من مخطط الطور هذا بوضوح في منطقتين: "التهاب الأولي" و "الهروب الأولي". هناك نقاط انصهار ثلاثية قريبة من نقطة مكون 48CR-44NI-8FE ، والتي ستشكل بنية خاصة عند ترسيخها ؛ المنحنيان الأسود السميكان في مخطط إسقاط الطور الصلب هما المناطق ثنائية الطور من الأوستينيت والفريت. يمثل اتجاه السهم اتجاه انخفاض درجة الحرارة ، ويمكن التحكم في نسبة ثنائية الطور من خلال ضبط المكون أثناء اللحام. يعد مخطط الطور الثنائي الزائف مع محتوى الحديد الثابت (مثل المقطع العرضي CR-NI مع محتوى الحديد 70 ٪) أكثر سهولة: المنطقة الثلاثية بين خط الطور الصلب وخط الطور السائل هي منطقة "المرحلة السائلة + أوستنيتيك + الفريت +". تظل السبائك على اليسار أوستنيت بعد التصلب ، والسبائك على اليمين هي الفريت بشكل أساسي بعد التصلب. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج ، يجب أن تكون المكونات قريبة من الحدود اليمنى لمنطقة ثلاث مراحل. يتم ترسيب الفريت لأول مرة في درجة حرارة عالية. أثناء عملية التبريد ، يتم تحويل جزء من الفريت إلى أوستنيت ، وأخيراً يتم تشكيل هيكل ثنائي الطور الأوستينيت 1: 1 ± 10 ٪. إذا انحرفت المكونات عن هذا النطاق ، فسوف يؤدي ذلك إلى الفريت المفرط (انخفاض صلابة) أو الأوستينيت المفرط (قوة غير كافية). أثناء اللحام ، يجب التحكم في نسبة CR/NI بدقة بناءً على مخطط الطور.

عندما يصبح نظام سبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر تعقيدًا ، تظهر قيود مخططات الطور التقليدية تدريجياً ، وتوفر مخططات الطور المخصصة التي تم إنشاؤها بواسطة برنامج الحساب الحراري مثل Thermocalc إرشادات أكثر دقة للحام الخاص بالفولاذ المقاوم للصدأ. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي حساب الرسم البياني للمرحلة أيضًا إلى إنشاء منحنى "درجة حرارة حجم الطور". تنعكس القيمة الأساسية لهذه المخططات الطور لحام الفولاذ المقاوم للصدأ في"التنبؤ بالتعليم - الوقاية من العيوب والتحكم - تحسين العملية - مطابقة التكوين" أربعة أبعاد: من حيث التنبؤ بالأنسجة ، يمكن التنبؤ بتكوين الطور في المنطقة والمنطقة المتأثرة بالحرارة من خلال مخطط الطور ، مثل ما إذا فيما يتعلق بالوقاية من العيوب والتحكم ، يمكن تحديد سرعة تبريد اللحام بناءً على مخطط الطور لتجنب encertement σ الطور ، و 475 درجة مئوية التآكل والتآكل بين الخلايا الناتجة عن الكربيد ، وتقليل شقوق اللحام ؛ فيما يتعلق بتحسين العملية ، يحدد مخطط الطور بوضوح معلمات درجة الحرارة الرئيسية ويوجه إعداد مدخلات الحرارة لحام ومعلمات معالجة الحرارة بعد الحرب ؛ من حيث مطابقة المكون ، يمكن تحسين نسبة العنصر للمادة الأساسية إلى معدن الحشو من خلال مخطط الطور ، مثل محتوى الكربون من الصلب مارتينسيت ونسبة CR/NI من الصلب المزدوج لضمان تطابق أداء المفصل مع المادة الأساسية.

في المجالات الصارمة مثل الصناعة الكيميائية ، والطاقة النووية ، والهندسة البحرية ، تعتمد السلامة والفعالية طويلة المدى للهياكل الملحومة من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كامل على التوجيه العلمي لمخططات الطور. سواء كان ذلك لتجنب التآكل بين الحبيبات بعد اللحام الصلب الأوستيني أو لمنع احتضان الفولاذ المزدوج لحام ، يتم توصيل مخطط الطور.الجسر الرئيسي لـ "تصميم التكوين - تنفيذ العملية - ضمان الأداء". من خلال التطوير المستمر لتكنولوجيا الحوسبة الديناميكية الحرارية ، ستكون إرشاد مخططات الطور على اللحام الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر دقة ، مما يوفر المزيد من الدعم النظري الصلب للبحث والتطوير وتطبيق هياكل اللحام الفولاذ المقاوم للصدأ الراقية.