Фазовая диаграмма многомерной баланса, связанная с сваркой из нержавеющей стали

В области сварки нержавеющей стали сбалансированные фазовые диаграммы являются основными теоретическими инструментами для интерпретации законов об изменении фазы, прогнозирования микроструктур и оптимизации параметров процесса. Хотя основополагающий материал из нержавеющей стали и металл наполнителя часто содержат более десяти элементов сплава, а во время сваркиЭкстремальный тепловой цикл «быстрого нагрева - высокая температурная плавление - быстрое охлаждение» образует неравные условия, что приводит к стандартным фазовым диаграммам, которые могут только приблизительно приближать прогноз структуры сварки, но с помощью термодинамических процедур расчета, индивидуальные фазовые диаграммы, построенные на более точных данных, могут обеспечить количественные навыки для шестнадцатимурной стали. Среди них диаграмма бинарной фазы Fe-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C и тройная фазовая диаграмма Fe-Cr-Ni являются тремя основными фундаментами. Они поддерживают конструкцию процесса сварки феррита, мартенсита, аустенита и дуплексной нержавеющей стали, которые непосредственно определяют структурную стабильность и надежность обслуживания сустава.

Двоичная фазовая диаграмма Fe-CR является отправной точкой для понимания фазового баланса нержавеющей стали, поскольку закон о изменении фазы его хрома сплавного сплава основного сплава полностью выявляется этой диаграммой. Наиболее критической особенностью этой фазовой диаграммы является «γ-фазовая сетка»-в температурном диапазоне 912 ~ 1394 ℃ сплавы с низким содержанием хромия будут образовывать область аустенита, а содержание хрома непосредственно определяет высокую температурную структуру: когда содержание хрома ≤12%, следом полностью Austenite в этом диапазоне температур, и он может быть конвертирован в номеры. Это основа для высокопрочной структуры, которая может быть получена путем гашения после сварки; Когда содержание хрома составляет от 12%~ 12,7%, смешанная структура аустенита и феррита будет образована при высокой температуре. Скорость охлаждения должна контролироваться во время сварки, чтобы избежать сегрегации тканей; Когда содержание хрома составляет ≥12,7%, это все феррит при высокой температуре, и сварка должна избежать чрезмерной температуры нагрева и вызывая грубые зерна. Кроме того, фазовая диаграмма Fe-Cr также проясняет риски двух низкотемпературных фаз охррения: одна из σ-фаза. Соединение Fe-Cr в этой тетрагональной кристаллической структуре медленно образуется, когда содержание хрома составляет> 20%, а температура составляет 600 ~ 800 ℃. Он обладает высокой твердостью и высокой хрупкой, которая серьезно снизит прочность сустава. Следовательно, ферритовая или дуплексная нержавеющая сталь необходимо быстро охлаждаться после сварки, чтобы пропустить этот температурный диапазон; Другой-это α ′ фаза, около 475 ℃, сплавы с содержанием хрома> 14% вызовут «475 ℃ охррение» из-за осадков, богатых хромом совместными преподавателями. Компоненты сварной нержавеющей стали должны избегать подачи в диапазоне температуры 400 ~ 540 ℃ температуры, чтобы предотвратить сбой.

Тястовая фазовая диаграмма FE-C является ключом к конструкции процесса сварки мартенсита и ферритовой нержавеющей стали, поскольку углерод, как сильный элемент, образующий аустенит, значительно изменяет фазовый баланс системы Fe-CR, расширяет зону γ-фазы и позволит сплавам с высоким хромомом стабилизировать аустенит при высоких температурах. Чтобы упростить анализ, обычно используется «псевдовонарная фазовая диаграмма» с фиксированным содержанием хрома (такого как поперечное сечение Fe-C с 13% содержанием хрома), что может четко показывать влияние углерода на ткань. Возьмите в качестве примера псевдо-бинарную фазовую диаграмму с содержанием хрома 13%: когда содержание углерода составляет менее 0,1%, сплав на полном феррите при высокой температуре, а структура феррита может быть сохранена после быстрого охлаждения. Это основа для поддержания хорошей коррозионной стойкости после сварки ферритной из нержавеющей стали; Когда содержание углерода превышает 0,1%, смешанная структура между аустенитом и ферритом сначала образуется при высокой температуре, и после охлаждения ниже 1200 ℃ она полностью превращается в аустенит. После быстрого охлаждения образуется мартенсит. Это является основой для увеличения прочности за счет «гашения + бэктемпера» после сварки мартенситной нержавеющей стали. В то же время фазовая диаграмма Fe-C также показывает, что после добавления углерода два типа карбидов будут осаждены-(Cr, Fe) ₂₃c₆ и (Cr, Fe) ₇c₃, особенно сплавы с высоким хромием. Область фазы феррита расширяется, и для формирования аустенита требуется более высокое содержание углерода. Если содержание углерода неправильно контролируется во время сварки, легко привести к осаждению карбидов на границах зерна и вызывает межцентральную коррозию. Следовательно, фазовая диаграмма должна быть точно сопоставлена ​​с соотношением углерода к хроме, а также устойчивой к коррозионной устойчивости.

Тортовая фазовая диаграмма Fe-Cr-Ni является основной теоретической поддержкой сварки аустенита и дуплексной нержавеющей стали. В качестве стабилизирующего элемента аустенита никель может расширить фазовую область аустенита и сохранить ее стабильным при комнатной температуре. Эта характеристика является структурной основой из нержавеющей стали аустенита, такой как 304 и 316, и дуплексная нержавеющая сталь, такая как 2205. Диаграммы проекции жидкости и твердой фазы этой фазовой диаграммы могут четко интерпретировать поведение затвердевания сплава: толстая черная кривая на начальной фазовой диаграмме разделяет аллею на «начальный осадок Существуют тройные точки эвтектики, близкие к точке компонента 48CR-444-8FE, которая при затвердевании будет образовывать специальную эвтектическую структуру; Двумя толстыми черными кривыми на сплошной фазовой диаграмме представляют собой двухфазные области аустенита и феррита. Направление стрелки представляет тенденцию падения температуры, а двухфазная пропорция может контролироваться посредством регулировки компонентов во время сварки. Псевдовонарная фазовая диаграмма с фиксированным содержанием железа (такого как поперечное сечение CR-Ni с 70% содержанием железа) является более интуитивно понятной: треугольная область между линией твердой фазы и жидкой фазовой линией является трехфазной области «Austenitic + феррита». Сплав слева остается аустенитом после затвердевания, а сплав справа в основном является феррит после затвердевания. Для дуплексной нержавеющей стали компоненты должны быть близко к правой границе трехфазной зоны. Феррит сначала осаждается при высокой температуре. Во время процесса охлаждения часть феррита преобразуется в аустенит, и, наконец, образуется двухфазная структура Austenite 1: 1 ± 10%. Если компоненты отклоняются от этого диапазона, это приведет к чрезмерному ферриту (уменьшенной вязкости) или чрезмерному аустениту (недостаточная прочность). Во время сварки соотношение CR/NI должно строго контролироваться на основе фазовой диаграммы.

По мере того, как система сплава нержавеющей стали становится более сложной, ограничения традиционных фазовых диаграмм постепенно появляются, иИндивидуальные фазовые диаграммы, построенные с помощью термодинамического программного обеспечения, таких как Thermocalc, обеспечивают более точное руководство для специальной сварки из нержавеющей стали. Кроме того, расчет фазового графика также может генерировать кривую «Фракция фракции» фазовой объемной фракции. Значение ядра этих фазовых диаграмм для сварки нержавеющей стали отражается в«Прогноз учения - профилактика и контроль дефектов - Оптимизация процесса - Сопоставление состава» четыре измерения: с точки зрения прогнозирования ткани, фазовый состав сварного шва и затронутой тепловой зоны может быть предсказан с помощью фазовой диаграммы, например, будет ли аустенитовая сталь осаждать феррит и будет ли дуплексная сталь иметь σ -фазы, избегая рискагбанта в ткани; С точки зрения профилактики дефектов и контроля, скорость сварки охлаждения может быть определена на основе фазовой диаграммы, чтобы избежать σ -фазы охррения, 475 ° C охррения и межранальной коррозии, вызванной карбидами, и уменьшающими сварки трещин; С точки зрения оптимизации процесса, фазовая диаграмма четко определяет параметры температуры ключей и направляет настройку ввода сварки тепла и параметров тепловой обработки после Weld; С точки зрения сопоставления компонентов, соотношение элемента базового материала к металлу наполнителя может быть оптимизировано через фазовую диаграмму, такую ​​как содержание углерода мартенситной стали и отношение CR/Ni дуплексной стали, чтобы гарантировать, что производительность соединения соответствует базовому материалу.

В таких строгих областях, как химическая промышленность, ядерная энергетика и морская техника, безопасность и долгосрочная эффективность сварных конструкций из нержавеющей стали полностью основаны на научном руководстве фазовых диаграмм. Независимо от того, чтобы избежать межранальной коррозии после сварки аустенитной стали или предотвращения охрупции после сварочной дуплексной стали, фазовая диаграмма подключена.Ключевой мост «Конструкция композиции - реализация процесса - обеспечение производительности». Благодаря непрерывной разработке термодинамической вычислительной технологии, руководство фазовых диаграмм на сварку нержавеющей стали будет более точным, обеспечивая более твердую теоретическую поддержку для исследований и разработки и применения высококачественных сварных конструкций из нержавеющей стали.