5. Phương pháp nghiên cứu
2.3.2. Công nghệ hàn thép không gỉ Crom (Ferrit, Martensite)
Một lưu ý khi hàn thép không gỉ Crom đó là hiện tượng giòn pha sigma (đây là dung dịch rắn Fe-Cr có tỷ lệ hàm lượng 1:1) khi nung hoặc làm việc ở nhiệt độ cao. Về cơ bản, với thép có hàm lượng Crom cao, khi nung ở nhiệt độ cao trong dải 400 – 540 oC và giữ trong thời gian lâu thì thép sẽ trở nên giòn, nếu có sự tham gia thêm của các nguyên tố Ti, Nb thì nó càng thúc đẩy mạnh quá trình giòn pha của thép.
Với những loại thép có hàm lượng Crom không cao, sau khi thép trải qua vùng nhiệt 600 – 800 oC, khi nguội sẽ không bị giòn. Nhưng nếu %Cr > 20-25% thì sẽ xuất hiện mạnh giòn pha sigma. Các nguyên tố như Mn, Mo có khả năng mở rộng vùng tồn tại của pha này.
Tính hàn của thép không gỉ crom phụ thuộc vào nhóm cấu trúc kim loại của nó, bởi vậy việc lựa chọn chế độ hàn, xử lý nhiệt và lựa chọn thành phần vật liệu hàn là khâu rất quan trọng, quyết định tới cơ tính cũng như chất lượng của mối hàn.
Trên lý thuyết, việc chọn vật liệu hàn sao cho có thành phần thích hợp để kim loại mối hàn sau hàn giống với kim loại cơ bản là một điều rất tốt. Tuy nhiên, đối với thép không gỉ crom, người ta có thể cho phép sử dụng loại vật liệu mà sau khi hàn, kim loại mối hàn không nhất thiết có thành phần hóa học giống với kim loại cơ bản. Kim loại mối hàn thích hợp nhất là có tổ chức Austenite (A) hoặc austenite + ferit (A+F). Những vật liệu này thường là nhóm thép không gỉ Austenite (chứa Mn, Ni…). Sau khi hàn bằng vật liệu hàn loại này thì không nên nhiệt luyện, vì mối hàn có thể bị suy giảm cơ tính gây ra chênh lệch ứng suất dư tại vùng gần biên nóng chảy.
Các quá trình hàn có thể sử dụng đó là SMAW, GMAW, GTAW và SAW. Khi hàn SMAW, khuyến cáo nên dùng que hàn vỏ bọc ba-zơ (CaF2 – CaCO3). Que hàn trước khi sử dụng cần được sấy ở 400 – 450 oC trong vòng 2 giờ để loại bỏ hydro xâm nhập vào trong mối hàn.
Khi hàn thép Martensite: dễ xảy ra hiện tượng nứt nguội tại VAHN và tại KLMH (nếu KLMH có thành phần giống với KLCB). Để tránh nứt, người ta có thể dùng các biện pháp như:
- Làm mịn hạt bằng Titan, giảm năng lượng đường, - Giảm độ cứng vững liên kết hàn.
- Nung nóng sơ bộ và duy trì nhiệt độ giữa các đường hàn (200 – 300 oC). Đây được đánh giá là biện pháp triệt để nhất.
Với thép ferit crom cao (trên 16%Cr), thì Ferit có xu hướng tăng kích thước hạt tại vùng có nhiệt độ cao (VAHN, KLMH). Cấu trúc hạt thô sẽ làm giảm tính dẻo và độ dai va đập của thép ở nhiệt độ thường và nhiệt độ thấp. Bởi vậy, sau khi hàn, thường tiến hành ram ở nhiệt độ khoảng 800 oC để cải thiện tính dẻo và độ dai va đập.
Khi hàn thép không gỉ ferit có thể sử dụng các phương pháp hàn như SMAW, GTAW, GMAW, SAW. Nhưng lư ý, để tránh tăng kích thước hạt khi hàn thì nên sử dụng nguồn nhiệt tập trung có công suất nhỏ. Lựa chọn vật liệu hàn sao cho kim loại mối hàn chủ yếu là thép không gỉ austenite thuộc hệ Cr-Ni hoặc Cr-Ni- Mn.