مقدمه:
ورق های استیل با قابلیت رسوب سختی (PH) خانواده ای از آلیاژهای Fe-Cr-Ni با افزودنی هایی مانند مس، مولیبدن، نیوبیم، تیتانیوم و آلومینیوم هستند. اصل سخت شدن رسوبی این است که یک محلول جامد فوق سرد (محلول آنیل شده) ساختار متالورژیکی خود را در زمان پیری تغییر می دهد. مزیت فولاد PH این است که قطعات را می توان در شرایط آنیل ساخته و متعاقباً با عملیات در دمای 900 تا 1100 درجه فارنهایت سخت (تقویت) کرد و مشکلات مربوط به عملیات دمای بالا را به حداقل رساند. سطوح مقاومت تا ksi260 (بیش از استحکام ورق های استیل مارتنزیتی) با مقاومت در برابر خوردگی مشابه با نوع 304 قابل دستیابی است.
فولادهای PH برای قطعات هوافضا و دریایی، مخازن سوخت، روکش‌های ارابه فرود، قطعات پمپ، شفت، پیچ‌ها، اره‌ها، چاقوها و اتصالات از نوع دم‌های انعطاف‌پذیر استفاده می‌شوند. آنها در سه گروه کلی قرار می گیرند:
PH مارتنزیتی، PH نیمه آستنیتی و ورق های استیل با PH آستنیتی.
ورق های استیل مارتنزیتی PH عملیات منفرد:
گروه PH مارتنزیتی (مشخص شده b 17/4 PH، که در آن مس سخت کننده است) عمدتاً در دمای بازپخت محلول 1900 تا 1950 درجه فارنهایت آستنیتی است. جوشاندن سریع بعدی در هوا یا روغن منجر به حفظ مواد افزودنی مانند مس و کلمبیوم و غیره در محلول جامد در دمای اتاق می شود. در محدوده دمایی حدود 300 درجه فارنهایت تا دمای اتاق، تبدیل آستنیت به مارتنزیت وجود دارد. گرم کردن مجدد ماتریکس مارتنزیت محلول جامد فوق اشباع تا دمای پیری 900 الی 1100 درجه فارنهایت باعث رسوب ذرات زیر میکروسکوپی با افزایش سختی و استحکام می شود.
ورق های استیل نیمه آستنیتی PH - عملیات دوگانه:
هنگامی که به سرعت از دمای بازپخت تا دمای اتاق سرد می‌شوند، فولادهای نیمه آستنیتی PH (که با PH 17/7 مشخص می‌شوند، که آلومینیوم سخت‌کننده است) ساختار آستنیتی، چقرمگی و شکل‌پذیری خوبی را در عملیات شکل‌دهی سرد، که در آن فولادهای PH مارتنزیتی ارائه می‌دهند را حفظ می‌کنند.
برای ایجاد سختی و استحکام، ابتدا باید مقداری تبدیل از آستنیت به مارتنزیت ایجاد شود تا پاسخ به عملیات بعدی در دمای پیری تسهیل شود. هنگامی که فولادهای نیمه آستنیتی PH تا دمای 1200 الی 1600 درجه فارنهایت گرم می شوند، کاربیدها رسوب می کنند و در نتیجه ماتریس برخی از عناصر تثبیت کننده آستنیت را تخلیه می کنند و اجازه می دهند با سرد شدن تا دمای اتاق مقداری تبدیل به مارتنزیت شود.
تبدیل جزئی مارتنزیت را می توان با نگهداری در یخچال در زیر دمای Ms (شروع تبدیل مارتنزیت) یا با کار سرد انجام داد.
بنابراین تقویت ورق های استیل نیمه آستنیتی با PH در دو مرحله انجام می شود. پس از عملیات اولیه برای ایجاد مارتنزیت، عملیات دوم یعنی قرار گرفتن در معرض دمای پیری 850 تا 1100 درجه فارنهایت منجر به رسوب می شود و در نتیجه باعث سخت شدن و تقویت آلیاژ می شود.
ورق های استیل آستنیتی PH:
گروه آستنیتی (که با P17-10 مشخص می شود، که در آن فسفر افزودنی است) دارای محتوای آلیاژی است که ساختار آستنیتی و غیر مغناطیسی پس از بازپخت و حتی پس از هر گونه عملیات پیری (سخت شدن) حفظ می شود. هنگامی که این آلیاژ دوباره تا دمای 1200 الی 1400 درجه فارنهایت گرم می شود، ترکیبات رسوب می کنند و یک عمل کرنش شبکه اعمال می شود و سختی و استحکام ساختار آستنیتی را افزایش می دهد، اما نه به اندازه ای که با درجه های PH مارتنزیتی یا نیمه آستنیتی حاصل می شود. جوش پذیری فولادهای PH آستنیتی به دلیل کوتاهی گرم ناشی از ترکیبات غنی از فسفر در مرزهای دانه در مورد PH7-17 بسیار ضعیف است.
جوشکاری ورق های استیل PH:
گرمای حاصل از جوشکاری همواره باعث ایجاد نواحی فلز پایه با محلول یا آنیل می شود. عملیات حرارتی پس از جوشکاری مورد نیاز برای ایجاد سختی در این مناطق ممکن است شامل عملیات حرارتی منفرد یا دوگانه باشد. باید با تولیدکننده فولاد مشورت کرد یا به ادبیات مربوطه تولیدکننده فولاد برای جوشکاری توصیه شده و روش‌های تصفیه بعدی برای درجه اختصاصی PH مربوطه اشاره کرد.
ورق های استیل نسبتاً نازک با PH نیازی به پیش گرم کردن قبل از جوشکاری ندارند. گریدهای PH مارتنزیتی دارای کربن کم هستند و مانند ورق های استیل مارتنزیتی مانند نوع 410 سختی کامل ندارند.
فلز جوش و نواحی متاثر از حرارت جوش های تک پاس به طور نسبتاً یکنواختی به عملیات سخت شدن رسوب پس از جوشکاری پاسخ می دهند. جوش های چند پاس به طور یکنواخت کمتر پاسخ می دهند و در نتیجه تغییرات قابل توجهی در ساختار فلز جوش، مناطق متاثر از حرارت و فلز پایه ایجاد می شود. بازپخت پس از جوشکاری ساختار یکنواخت تری را فراهم می کند که قادر به پاسخ یکنواخت به عملیات سخت شدن رسوب بعدی است.
نکات مهم در جوشکاری ورق استیل رسوب سخت شده:
در جوشکاری، قوس کوتاه را حفظ کنید (قوس بلند باعث از دست دادن کروم از طریق اکسیداسیون می شود) و حرارت ورودی را پایین نگه دارید (برای بهترین شکل پذیری و چقرمگی). از مهره های رشته دار استفاده کنید، از بافتن پهن خودداری کنید و از ایجاد استرس مانند گوشه های تیز، نخ ها و جوش های با نفوذ جزئی خودداری کنید. در صورت امکان، از زبانه های شروع و روان استفاده کنید، دهانه ها را پر کنید، و هر ترک دهانه ای را که ممکن است قبل از ادامه جوشکاری ظاهر شود، حذف کنید. هنگامی که نیازی به تطبیق فلز پرکننده نیست، می توان از پرکننده فلزی آستنیتی ورق استیل از نوع 309 استفاده کرد و شکل پذیری بیشتری را فراهم می کند. اگر قرار است آلیاژ پس از جوشکاری در محدوده دمایی حساس‌کننده عملیات حرارتی شود، نسخه‌های کم کربن (L 309) یا تثبیت شده (Cb 309) برای جلوگیری از رسوب کاربید کروم ترجیح داده می‌شوند.
جوشکاری ورق استیل PH7-17زیر ضخامت 4 اینچ را می توان بدون پیش گرم کردن انجام داد، اما معمولاً دمای بین گذر تا 300 درجه فارنهایت مشخص می شود. با ضخامت ورق استیل PH7-17بیش از 4 اینچ، پیش گرم کردن تا 200 درجه فارنهایت و حفظ دمای بین گذر 200 تا 500 درجه فارنهایت در بسیاری از کاربردها ضروری تلقی می شود. هنگام جوشکاری ورق استیل PH4-17با سیم خالی ER630 از گاز آرگون یا هلیوم برای جوشکاری TIG استفاده کنید اما فقط از آرگون برای جوشکاری MIG استفاده نمایید.
گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
