L'angolo dei materiali di consumo: La relazione tra i numeri di ferrite e le fessurazioni

D: Recentemente abbiamo iniziato a svolgere un lavoro che richiede che alcuni componenti siano fabbricati principalmente in acciaio inossidabile di grado 304, saldato a se stesso e all'acciaio dolce. Abbiamo riscontrato alcuni problemi di fessurazione sulle sezioni saldate da inossidabile a inossidabile con uno spessore massimo di 1,25 pollici. È stato detto che i nostri numeri di ferrite sono bassi. Potete spiegare di cosa si tratta e come risolvere il problema?

R: Questa è un'ottima domanda. E sì, possiamo aiutarti a capire cosa significa avere un basso numero di ferrite e come prevenirlo.

Per prima cosa, esaminiamo cosa definisce un acciaio inossidabile (SS) e poi come la ferrite si relaziona ai giunti saldati. Gli acciai e le leghe ferrosi contengono più del 50% di ferro. Ciò include tutti gli acciai al carbonio e inossidabili, nonché altri gruppi definiti. Alluminio, rame e titanio non contengono ferro, quindi sono ottimi esempi di leghe non ferrose.

Il costituente principale della lega è un contenuto di ferro pari ad almeno il 90% per l'acciaio al carbonio e dal 70 all'80% per l'SS. Per essere classificato come SS, deve essere aggiunto un minimo dell'11,5% di cromo. Un contenuto di cromo superiore a questa soglia minima favorisce la formazione di una pellicola di ossido di cromo sulla superficie dell'acciaio e previene la formazione di ossidazioni, come ruggine (ossido di ferro), o corrosione dovuta ad attacco chimico.

Esistono tre gruppi principali di SS: austenitici, ferritici e martensitici. I loro nomi derivano dalle strutture cristalline a temperatura ambiente che li compongono. Un altro gruppo comune è il duplex SS, che è un equilibrio tra ferrite e austenite nella struttura cristallina.

I gradi austenitici, che costituiscono la serie 300, contengono dal 16 al 30% di cromo e dall'8 al 40% di nichel, formando una struttura cristallina austenite dominante. Per favorire la formazione di un rapporto austenite-ferrite, durante il processo di produzione dell'acciaio vengono aggiunti stabilizzanti come nichel, carbonio, manganese e azoto. Alcuni gradi comuni sono 304, 316 e 347. Questo gruppo non è magnetico; fornisce una buona resistenza alla corrosione; ed è utilizzato principalmente in applicazioni alimentari, di servizi chimici, farmaceutici e criogenici. Il controllo della formazione della ferrite garantisce una tenacità superiore alle basse temperature.

Gli SS ferritici, i gradi della serie 400, sono completamente magnetici e contengono dall'11,5 al 30% di cromo con la struttura cristallina primaria come ferrite. Per promuovere la formazione di ferrite, gli stabilizzanti includono cromo, silicio, molibdeno e niobio durante la produzione dell'acciaio. Questi tipi di SS sono comunemente utilizzati per i sistemi di scarico automobilistici e le centrali elettriche e hanno un'applicazione limitata a temperature elevate. Alcuni tipi comunemente usati sono 405, 409, 430 e 446.

I gradi martensitici, identificati anche dalla serie 400 come 403, 410 e 440, sono magnetici, contengono dall'11,5 al 18% di cromo e hanno la martensite come struttura cristallina. Questo gruppo contiene la quantità più bassa di lega, il che li rende i più economici da produrre. Forniscono una certa resistenza alla corrosione; resistenza eccellente; e sono generalmente utilizzati per posate, apparecchiature dentistiche e chirurgiche, pentole e alcuni tipi di strumenti.

Quando si salda SS, il tipo di materiale di base e la sua applicazione in servizio determineranno il metallo d'apporto corretto da utilizzare. Se si utilizza un processo con gas di protezione, potrebbe essere necessario prestare particolare attenzione alla miscela di gas di protezione per evitare alcuni problemi legati alla saldatura.

Per saldare il 304 a se stesso, ti consigliamo di utilizzare un elettrodo E308/308L. Il designatore "L" rappresenta un basso contenuto di carbonio, che può aiutare a prevenire la corrosione intergranulare. Questi elettrodi hanno un contenuto di carbonio inferiore allo 0,03%; qualsiasi valore superiore aumenterà il rischio che il carbonio precipiti ai bordi dei grani e si leghi al cromo per formare carburi di cromo, il che riduce efficacemente la resistenza alla corrosione dell'acciaio. Ciò può diventare evidente se è presente corrosione nella zona alterata dal calore (HAZ) di un giunto saldato SS. Un'altra considerazione relativa al grado SS L è che hanno una resistenza alla trazione inferiore a temperature di servizio elevate rispetto al grado SS dritto.