อิทธิพลขององค์ประกอบโลหะที่มีอยู่ในลวดเชื่อมต่อคุณภาพการเชื่อม

สำหรับลวดเชื่อมที่มี Si, Mn, S, P, Cr, Al, Ti, Mo, V และธาตุผสมอื่น ๆ อิทธิพลขององค์ประกอบโลหะผสมเหล่านี้ต่อประสิทธิภาพการเชื่อมมีอธิบายไว้ด้านล่าง:

ซิลิคอน (ศรี)

ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบกำจัดออกซิไดซ์ที่ใช้กันมากที่สุดในลวดเชื่อม สามารถป้องกันไม่ให้เหล็กรวมกับออกซิเดชัน และสามารถลด FeO ในสระหลอมเหลวได้ อย่างไรก็ตาม หากใช้ซิลิคอนดีออกซิเดชั่นเพียงอย่างเดียว SiO2 ที่ได้จะมีจุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 1,710°C) และอนุภาคที่เกิดขึ้นจะมีขนาดเล็ก ทำให้ยากต่อการลอยออกจากสระที่หลอมละลาย ซึ่งสามารถทำให้เกิดการรวมตะกรันใน เชื่อมโลหะ

แมงกานีส (Mn)

ผลของแมงกานีสนั้นคล้ายคลึงกับผลของซิลิกอน แต่ความสามารถในการกำจัดออกซิเดชั่นนั้นแย่กว่าซิลิกอนเล็กน้อย การใช้แมงกานีสดีออกซิเดชั่นเพียงอย่างเดียว MnO ที่เกิดขึ้นจะมีความหนาแน่นสูงกว่า (15.11g/cm3) และไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะลอยออกจากสระหลอมเหลว แมงกานีสที่มีอยู่ในลวดเชื่อม นอกเหนือจากการดีออกซิเดชันแล้ว ยังสามารถรวมกับซัลเฟอร์เพื่อสร้างแมงกานีสซัลไฟด์ (MnS) และถูกกำจัดออก (การกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์) จึงสามารถลดแนวโน้มของรอยแตกร้าวร้อนที่เกิดจากซัลเฟอร์ได้ เนื่องจากซิลิคอนและแมงกานีสถูกใช้เพียงอย่างเดียวในการดีออกซิเดชั่น จึงเป็นการยากที่จะเอาผลิตภัณฑ์ที่ถูกออกซิไดซ์ออก ดังนั้น การกำจัดออกซิเดชันข้อต่อซิลิคอน-แมงกานีสจึงถูกนำมาใช้เป็นส่วนใหญ่ในปัจจุบัน เพื่อให้ SiO2 และ MnO ที่สร้างขึ้นสามารถนำมาประกอบเป็นซิลิเกต (MnO·SiO2) MnO·SiO2 มีจุดหลอมเหลวต่ำ (ประมาณ 1270°C) และมีความหนาแน่นต่ำ (ประมาณ 3.6 ก./ซม.3) และสามารถควบแน่นเป็นตะกรันชิ้นใหญ่และลอยออกไปในบ่อหลอมเหลวเพื่อให้ได้ผลดีออกซิเดชั่น แมงกานีสยังเป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่สำคัญในเหล็กและเป็นองค์ประกอบในการชุบแข็งที่สำคัญ ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อความเหนียวของโลหะเชื่อม เมื่อปริมาณ Mn น้อยกว่า 0.05% ความเหนียวของโลหะเชื่อมจะสูงมาก เมื่อเนื้อหา Mn มากกว่า 3% จะเปราะมาก เมื่อเนื้อหา Mn อยู่ที่ 0.6-1.8% โลหะเชื่อมจะมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงกว่า

ซัลเฟอร์ (S)

ซัลเฟอร์มักมีอยู่ในรูปของเหล็กซัลไฟด์ในเหล็ก และกระจายอยู่ในขอบเขตของเกรนในรูปแบบของตาข่าย ซึ่งช่วยลดความเหนียวของเหล็กได้อย่างมาก อุณหภูมิยูเทคติกของเหล็กบวกกับไอรอนซัลไฟด์ต่ำ (985°C) ดังนั้นในระหว่างการทำงานที่ร้อน เนื่องจากอุณหภูมิเริ่มต้นการประมวลผลโดยทั่วไปอยู่ที่ 1150-1200°C และยูเทคติกของเหล็กและเหล็กซัลไฟด์ถูกละลาย ส่งผลให้เกิดการแตกร้าวระหว่างการประมวลผล ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "การเปราะของกำมะถันที่ร้อน" . คุณสมบัติของกำมะถันนี้ทำให้เหล็กเกิดรอยแตกที่ร้อนระหว่างการเชื่อม ดังนั้นโดยทั่วไปปริมาณกำมะถันในเหล็กจึงได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา เหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูง และเหล็กกล้าคุณภาพสูงขั้นสูงอยู่ที่ปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัส ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ แมงกานีสมีฤทธิ์กำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เนื่องจากแมงกานีสสามารถสร้างแมงกานีสซัลไฟด์ (MnS) ที่มีจุดหลอมเหลวสูง (1,600 ° C) โดยมีกำมะถันซึ่งกระจายอยู่ในเมล็ดข้าวในรูปแบบเม็ด ในระหว่างการทำงานที่ร้อน แมงกานีสซัลไฟด์มีความเป็นพลาสติกเพียงพอ จึงช่วยลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของซัลเฟอร์ ดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ในการรักษาปริมาณแมงกานีสในเหล็กไว้จำนวนหนึ่ง

ฟอสฟอรัส (P)

ฟอสฟอรัสสามารถละลายได้ในเฟอร์ไรต์ในเหล็ก การเสริมความแข็งแกร่งให้กับเหล็กนั้นเป็นอันดับสองรองจากคาร์บอนเท่านั้น ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเหล็ก ฟอสฟอรัสสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็ก ในขณะที่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวลดลงอย่างมาก โดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำผลกระทบจะรุนแรงมากขึ้นซึ่งเรียกว่าแนวโน้มการคุกเข่าเย็นของฟอสฟอรัส จึงไม่เป็นผลดีต่อการเชื่อมและเพิ่มความไวต่อการแตกร้าวของเหล็ก เนื่องจากเป็นสิ่งเจือปน ปริมาณฟอสฟอรัสในเหล็กจึงควรถูกจำกัดด้วย

โครเมียม (Cr)

โครเมียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กโดยไม่ทำให้ความเป็นพลาสติกและความเหนียวลดลง โครเมียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและทนกรดได้ดี ดังนั้นสเตนเลสออสเทนนิติกจึงมักมีโครเมียมมากกว่า (มากกว่า 13%) โครเมียมยังมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและทนความร้อนได้ดี ดังนั้นโครเมียมจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเหล็กทนความร้อน เช่น 12CrMo, 15CrMo 5CrMo เป็นต้น เหล็กมีโครเมียมอยู่จำนวนหนึ่ง [7] โครเมียมเป็นองค์ประกอบองค์ประกอบที่สำคัญของเหล็กออสเทนนิติกและองค์ประกอบเฟอร์ไรต์ ซึ่งสามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิสูงในโลหะผสมเหล็ก ในสเตนเลสออสเทนนิติก เมื่อปริมาณโครเมียมและนิกเกิลรวมเป็น 40% เมื่อ Cr/Ni = 1 มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวจากความร้อน เมื่อ Cr/Ni = 2.7 ไม่มีแนวโน้มเกิดการแตกร้าวจากความร้อน ดังนั้น เมื่อ Cr/Ni = 2.2 ถึง 2.3 ในเหล็ก 18-8 โดยทั่วไป โครเมียมจะผลิตคาร์ไบด์ในโลหะผสมได้ง่าย ซึ่งทำให้การนำความร้อนของเหล็กโลหะผสมแย่ลง และโครเมียมออกไซด์ก็ผลิตได้ง่าย ซึ่งทำให้การเชื่อมยาก

อะลูมิเนียม (AI)

อลูมิเนียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบกำจัดออกซิไดซ์ที่รุนแรง ดังนั้นการใช้อลูมิเนียมเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์ไม่เพียงแต่จะผลิต FeO น้อยลงเท่านั้น แต่ยังลด FeO ได้อย่างง่ายดายอีกด้วย ยับยั้งปฏิกิริยาทางเคมีของก๊าซ CO ที่เกิดขึ้นในสระหลอมเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงความสามารถในการต้านทาน CO รูขุมขน นอกจากนี้อลูมิเนียมยังสามารถรวมตัวกับไนโตรเจนเพื่อตรึงไนโตรเจนได้ จึงสามารถลดรูพรุนของไนโตรเจนได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ด้วยอะลูมิเนียมดีออกซิเดชัน ผลลัพธ์ของ Al2O3 จึงมีจุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 2,050 ° C) และอยู่ในบ่อหลอมเหลวในสถานะของแข็ง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการรวมตะกรันในรอยเชื่อม ในเวลาเดียวกัน ลวดเชื่อมที่มีอลูมิเนียมทำให้เกิดการกระเด็นได้ง่าย และปริมาณอลูมิเนียมที่สูงจะช่วยลดความต้านทานการแตกร้าวจากความร้อนของโลหะเชื่อม ดังนั้นปริมาณอลูมิเนียมในลวดเชื่อมจะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดและไม่ควรมากเกินไป มาก. หากมีการควบคุมปริมาณอะลูมิเนียมในลวดเชื่อมอย่างเหมาะสม ความแข็ง จุดคราก และความต้านทานแรงดึงของโลหะเชื่อมจะดีขึ้นเล็กน้อย

ไทเทเนียม (Ti)

ไทเทเนียมยังเป็นองค์ประกอบกำจัดออกซิไดซ์ที่รุนแรง และยังสามารถสังเคราะห์ TiN ด้วยไนโตรเจนเพื่อตรึงไนโตรเจน และปรับปรุงความสามารถของโลหะเชื่อมในการต้านทานรูพรุนของไนโตรเจน หากเนื้อหาของ Ti และ B (โบรอน) ในโครงสร้างการเชื่อมมีความเหมาะสม ก็สามารถปรับปรุงโครงสร้างการเชื่อมได้

โมลิบดีนัม (Mo)

โมลิบดีนัมในโลหะผสมเหล็กสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความแข็งของเหล็ก ปรับแต่งเมล็ด ป้องกันอารมณ์เปราะและแนวโน้มความร้อนสูงเกินไป ปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงของการคืบ และความแข็งแรงคงทน และเมื่อปริมาณโมลิบดีนัมน้อยกว่า 0.6% ก็สามารถปรับปรุงความเป็นพลาสติก ลด มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวและปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทก โมลิบดีนัมมีแนวโน้มที่จะส่งเสริมการสร้างกราฟ ดังนั้นเหล็กทนความร้อนที่ประกอบด้วยโมลิบดีนัมทั่วไป เช่น 16Mo, 12CrMo, 15CrMo เป็นต้น จึงประกอบด้วยโมลิบดีนัมประมาณ 0.5% เมื่อปริมาณโมลิบดีนัมในโลหะผสมเหล็กอยู่ที่ 0.6-1.0% โมลิบดีนัมจะลดความเป็นพลาสติกและความเหนียวของโลหะผสมเหล็ก และเพิ่มแนวโน้มการชุบแข็งของโลหะผสมเหล็ก

วาเนเดียม (V)

วานาเดียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงของเหล็ก ขัดเกลาเมล็ดพืช ลดแนวโน้มการเติบโตของเมล็ดพืช และปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็ง วานาเดียมเป็นองค์ประกอบที่ขึ้นรูปคาร์ไบด์ได้ค่อนข้างแข็งแกร่ง และคาร์ไบด์ที่ขึ้นรูปจะมีความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำกว่า 650 °C เอฟเฟกต์การแข็งตัวของเวลา วานาเดียมคาร์ไบด์มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง ซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งที่อุณหภูมิสูงของเหล็กได้ วาเนเดียมสามารถเปลี่ยนการกระจายตัวของคาร์ไบด์ในเหล็กได้ แต่วานาเดียมนั้นสร้างออกไซด์ของวัสดุทนไฟได้ง่าย ซึ่งเพิ่มความยากในการเชื่อมแก๊สและการตัดแก๊ส โดยทั่วไป เมื่อปริมาณวานาเดียมในรอยเชื่อมอยู่ที่ประมาณ 0.11% ก็สามารถมีบทบาทในการตรึงไนโตรเจน และทำให้เสียเปรียบเป็นผลดีได้