อิทธิพลของธาตุโลหะที่อยู่ในลวดเชื่อมต่อคุณภาพการเชื่อม

สำหรับลวดเชื่อมที่มีส่วนประกอบของ Si, Mn, S, P, Cr, Al, Ti, Mo, V และโลหะผสมอื่นๆอิทธิพลขององค์ประกอบการผสมเหล่านี้ต่อประสิทธิภาพการเชื่อมได้อธิบายไว้ด้านล่าง:

ซิลิคอน (ศรี)

ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบกำจัดออกซิไดซ์ที่ใช้บ่อยที่สุดในลวดเชื่อม มันสามารถป้องกันไม่ให้เหล็กรวมตัวกับปฏิกิริยาออกซิเดชั่น และสามารถลด FeO ในบ่อหลอมเหลวได้อย่างไรก็ตาม หากใช้การดีออกซิเดชั่นของซิลิกอนเพียงอย่างเดียว SiO2 ที่ได้จะมีจุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 1,710°C) และอนุภาคที่ได้มีขนาดเล็ก ทำให้ยากต่อการลอยออกจากสระหลอมเหลว ซึ่งสามารถทำให้เกิดตะกรันรวมใน เชื่อมโลหะ

แมงกานีส (Mn)

ผลกระทบของแมงกานีสนั้นคล้ายกับของซิลิกอน แต่ความสามารถในการกำจัดออกซิเดชั่นนั้นแย่กว่าของซิลิกอนเล็กน้อยการใช้แมงกานีสดีออกซิเดชันเพียงอย่างเดียว ทำให้ MnO ที่สร้างขึ้นมีความหนาแน่นสูงขึ้น (15.11 ก./ซม.3) และไม่ง่ายที่จะลอยออกจากสระหลอมเหลวแมงกานีสที่มีอยู่ในลวดเชื่อม นอกจากการดีออกซิเดชันแล้ว ยังสามารถรวมตัวกับกำมะถันเพื่อสร้างแมงกานีสซัลไฟด์ (MnS) และถูกกำจัดออก (การกำจัดกำมะถัน) ดังนั้นจึงสามารถลดแนวโน้มของการเกิดรอยร้าวร้อนที่เกิดจากกำมะถันได้เนื่องจากซิลิคอนและแมงกานีสถูกใช้เพียงอย่างเดียวในการขจัดออกซิเดชั่น จึงเป็นเรื่องยากที่จะกำจัดผลิตภัณฑ์ที่ถูกกำจัดออกซิไดซ์ดังนั้นในปัจจุบันจึงมีการใช้การดีออกซิเดชันร่วมของซิลิกอน-แมงกานีสเป็นส่วนใหญ่ เพื่อให้ SiO2 และ MnO ที่สร้างขึ้นสามารถรวมกันเป็นซิลิเกต (MnO·SiO2)MnO·SiO2 มีจุดหลอมเหลวต่ำ (ประมาณ 1,270°C) และมีความหนาแน่นต่ำ (ประมาณ 3.6 ก./ซม.3) และสามารถควบแน่นเป็นตะกรันชิ้นใหญ่และลอยออกมาในสระหลอมเหลวเพื่อให้ได้ผลการดีออกซิเดชันที่ดีแมงกานีสยังเป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่สำคัญในเหล็กกล้าและเป็นองค์ประกอบสำคัญในการชุบแข็ง ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อความเหนียวของโลหะเชื่อมเมื่อปริมาณ Mn น้อยกว่า 0.05% ความเหนียวของโลหะเชื่อมจะสูงมากเมื่อเนื้อหา Mn มากกว่า 3% จะเปราะมากเมื่อปริมาณ Mn อยู่ที่ 0.6-1.8% โลหะเชื่อมจะมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงกว่า

ซัลเฟอร์ (S)

กำมะถันมักมีอยู่ในรูปของเหล็กซัลไฟด์ในเหล็กกล้า และกระจายไปตามขอบเกรนในรูปของตาข่าย ซึ่งช่วยลดความเหนียวของเหล็กได้อย่างมากอุณหภูมิยูเทคติกของธาตุเหล็กและธาตุเหล็กซัลไฟด์ต่ำ (985°C)ดังนั้น ในระหว่างการทำงานที่ร้อน เนื่องจากอุณหภูมิเริ่มต้นของการประมวลผลโดยทั่วไปอยู่ที่ 1,150-1,200°C และยูเทคติกของเหล็กและไอรอนซัลไฟด์ถูกละลาย ส่งผลให้เกิดการแตกร้าวระหว่างการประมวลผล ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “การแตกตัวร้อนของกำมะถัน” .คุณสมบัติของกำมะถันนี้ทำให้เหล็กเกิดรอยร้าวขณะเชื่อมดังนั้นโดยทั่วไปแล้วปริมาณกำมะถันในเหล็กกล้าจึงถูกควบคุมอย่างเข้มงวดความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา เหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูง และเหล็กกล้าคุณภาพสูงขั้นสูงนั้นอยู่ที่ปริมาณของกำมะถันและฟอสฟอรัสดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ แมงกานีสมีฤทธิ์ลดซัลเฟอร์ไดเซชัน เนื่องจากแมงกานีสสามารถสร้างแมงกานีสซัลไฟด์ (MnS) ที่มีจุดหลอมเหลวสูง (1600 ° C) ด้วยกำมะถันซึ่งกระจายอยู่ในเมล็ดข้าวในรูปแบบเม็ดในระหว่างการทำงานที่ร้อน แมงกานีสซัลไฟด์มีความเหนียวเพียงพอ จึงช่วยขจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของกำมะถันดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ในการรักษาปริมาณแมงกานีสในเหล็ก

ฟอสฟอรัส (P)

ฟอสฟอรัสสามารถละลายในเฟอร์ไรต์ในเหล็กได้อย่างสมบูรณ์ผลการเสริมความแข็งแกร่งต่อเหล็กกล้าเป็นรองเพียงคาร์บอนเท่านั้น ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแกร่งและความแข็งของเหล็กกล้าฟอสฟอรัสสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็ก ในขณะที่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวจะลดลงอย่างมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิต่ำ ผลกระทบจะรุนแรงมากขึ้น ซึ่งเรียกว่าแนวโน้มการคุกเข่าเย็นของฟอสฟอรัสดังนั้นจึงไม่เอื้ออำนวยต่อการเชื่อมและเพิ่มความไวในการแตกร้าวของเหล็กในฐานะที่เป็นสิ่งเจือปน ควรจำกัดปริมาณฟอสฟอรัสในเหล็กด้วย

โครเมียม (Cr)

โครเมียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กโดยไม่ลดความเป็นพลาสติกและความเหนียวโครเมียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและทนกรด ดังนั้นเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกโดยทั่วไปจึงมีโครเมียมมากกว่า (มากกว่า 13%)โครเมียมยังทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและทนความร้อนได้ดีอีกด้วยดังนั้นโครเมียมจึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในเหล็กทนความร้อน เช่น 12CrMo, 15CrMo 5CrMo เป็นต้นเหล็กมีโครเมียมจำนวนหนึ่ง [7]โครเมียมเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเหล็กกล้าออสเทนนิติกและธาตุเฟอริไรซิ่ง ซึ่งสามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงในเหล็กกล้าผสมในเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเทนนิติก เมื่อปริมาณโครเมียมและนิเกิลทั้งหมดเท่ากับ 40% เมื่อ Cr/Ni = 1 มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวเมื่อร้อนเมื่อ Cr/Ni = 2.7 ไม่มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวขณะร้อนดังนั้นเมื่อ Cr/Ni = 2.2 ถึง 2.3 ในเหล็กกล้า 18-8 ทั่วไป โครเมียมจึงผลิตคาร์ไบด์ได้ง่ายในเหล็กกล้าผสม ซึ่งทำให้การนำความร้อนของเหล็กกล้าผสมแย่ลง และโครเมียมออกไซด์ผลิตได้ง่าย ซึ่งทำให้การเชื่อมทำได้ยาก

อะลูมิเนียม (AI)

อะลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบในการขจัดออกซิไดซ์ที่แรง ดังนั้นการใช้อะลูมิเนียมเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์จึงไม่เพียงผลิต FeO น้อยลงเท่านั้น แต่ยังลด FeO ได้อย่างง่ายดาย ยับยั้งปฏิกิริยาทางเคมีของก๊าซ CO ที่เกิดขึ้นในบ่อหลอมเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มความสามารถในการต้านทาน CO รูขุมขนนอกจากนี้ อะลูมิเนียมยังสามารถรวมตัวกับไนโตรเจนเพื่อตรึงไนโตรเจนได้ ดังนั้น จึงสามารถลดรูพรุนของไนโตรเจนได้เช่นกันอย่างไรก็ตาม ด้วยการดีออกซิเดชันของอะลูมิเนียม ทำให้ Al2O3 มีจุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 2050 °C) และอยู่ในแอ่งหลอมเหลวในสถานะของแข็ง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดตะกรันรวมในรอยเชื่อมในขณะเดียวกัน ลวดเชื่อมที่มีอะลูมิเนียมจะทำให้เกิดการกระเด็นได้ง่าย และปริมาณอะลูมิเนียมที่สูงจะลดความต้านทานการแตกร้าวเนื่องจากความร้อนของโลหะเชื่อม ดังนั้นปริมาณอะลูมิเนียมในลวดเชื่อมจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดและไม่ควรมากเกินไป มาก.หากมีการควบคุมปริมาณอะลูมิเนียมในลวดเชื่อมอย่างเหมาะสม ความแข็ง จุดคราก และความต้านทานแรงดึงของโลหะเชื่อมจะดีขึ้นเล็กน้อย

ไทเทเนียม (Ti)

ไททาเนียมยังเป็นธาตุดีออกซิไดซ์ที่แรง และยังสามารถสังเคราะห์ TiN ด้วยไนโตรเจนเพื่อตรึงไนโตรเจนและปรับปรุงความสามารถของโลหะเชื่อมในการต่อต้านรูพรุนของไนโตรเจนหากเนื้อหาของ Ti และ B (โบรอน) ในโครงสร้างการเชื่อมเหมาะสม ก็สามารถปรับปรุงโครงสร้างการเชื่อมได้

โมลิบดีนัม (Mo)

โมลิบดีนัมในโลหะผสมเหล็กสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความแข็งของเหล็ก ปรับปรุงเกรน ป้องกันความเปราะบางของอุณหภูมิและแนวโน้มความร้อนสูงเกินไป ปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงของการคืบ และความแข็งแรงทนทาน และเมื่อปริมาณโมลิบดีนัมน้อยกว่า 0.6% มันสามารถปรับปรุงความเป็นพลาสติก ช่วยลด มีแนวโน้มที่จะแตกและเพิ่มความเหนียวในการกระแทกโมลิบดีนัมมีแนวโน้มที่จะส่งเสริมการสร้างกราฟดังนั้นเหล็กทนความร้อนที่มีโมลิบดีนัมทั่วไป เช่น 16Mo, 12CrMo, 15CrMo เป็นต้น มีโมลิบดีนัมประมาณ 0.5%เมื่อเนื้อหาของโมลิบดีนัมในโลหะผสมเหล็กอยู่ที่ 0.6-1.0% โมลิบดีนัมจะลดความเหนียวและความเหนียวของเหล็กโลหะผสมและเพิ่มแนวโน้มการชุบแข็งของเหล็กโลหะผสม

วานาเดียม (V)

วาเนเดียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงของเหล็ก ขัดเกลาเมล็ดพืช ลดแนวโน้มการเติบโตของเมล็ดพืช และเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งวาเนเดียมเป็นองค์ประกอบขึ้นรูปคาร์ไบด์ที่ค่อนข้างแข็งแกร่ง และคาร์ไบด์ขึ้นรูปจะมีความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำกว่า 650 °Cผลการแข็งตัวของเวลาวาเนเดียมคาร์ไบด์มีความคงตัวที่อุณหภูมิสูงซึ่งสามารถปรับปรุงความแข็งที่อุณหภูมิสูงของเหล็กได้วาเนเดียมสามารถเปลี่ยนการกระจายตัวของคาร์ไบด์ในเหล็กกล้าได้ แต่วาเนเดียมนั้นง่ายต่อการสร้างออกไซด์ที่ทนไฟ ซึ่งเพิ่มความยากในการเชื่อมแก๊สและการตัดแก๊สโดยทั่วไป เมื่อปริมาณวาเนเดียมในรอยเชื่อมมีประมาณ 0.11% จะสามารถมีบทบาทในการตรึงไนโตรเจน ซึ่งทำให้เสียเปรียบกลายเป็นดี