Het lassen van roestvrij staal
Roestvast staal wordt beschouwd als een goede lasbaarheid in vergelijking met veel andere metalen en kan met succes worden gelast met een aantal verschillende technieken met de juiste instellingen en omstandigheden.
Austenitische roestvaste staalsoorten
Over het algemeen zijn austenitische roestvaste staalsoorten ongevoelig voor scheuren na het lassen. Omdat ze bij afkoeling niet harden, vertonen ze een goede taaiheid en taaiheid, terwijl er geen warmtebehandeling vóór of na het lassen nodig is. Onder bepaalde omstandigheden kunnen er echter scheuren optreden in het las- (of vulmetaal) of in de door hitte beïnvloede zone (HAZ).
Scheuren door stolling van lasmetaal zijn waarschijnlijker in volledig austenitische structuren die gevoeliger zijn voor scheuren dan structuren die een kleine hoeveelheid ferriet bevatten. Volledig austenitische kwaliteiten omvatten 310, 320 en 330 kwaliteiten. Omdat de meest gebruikte austenitische roestvaste staalsoorten echter een kleine hoeveelheid ferriet bevatten, is dit eigenlijk minder een probleem dan het op het eerste gezicht lijkt! Legering 316 zal bijvoorbeeld tussen 3% en 10% ferriet bevatten. Fermonisch 50 (XM-19, UNS S20910, 1,3964, Nitronic 50), Fermonic 60 (UNS S21800,Nitronic 60) EnLegering 254(UNS S31254, 1.4547, 254SMO, 6Mo) bevatten eveneens een kleine hoeveelheid ferriet. Deze kleine hoeveelheid aanwezige ferrietmicrostructuur is in staat onzuiverheden op te lossen die zouden kunnen leiden tot de vorming van interdendritische scheuren of segregaties bij lage smelttemperaturen. Deze houden verband met de aanwezigheid van fosfor of zwavel, die als zwerfelementen worden beschouwd, omdat ze niet opzettelijk worden toegevoegd, maar in plaats daarvan worden opgehaald uit het uitgangsschroot, de grondstoffen en het proces.
De aanwezigheid van koolstof in austenitisch roestvast staal kan na het lassen leiden tot intergranulaire corrosie in het lasmetaal of HAZ. Chroomcarbiden vormen zich aan de korrelgrenzen van austenitisch roestvast staal in het temperatuurbereik van 550–900 graden. Dit betekent dat de gebieden rond de carbiden nu een lager chroomgehalte hebben, omdat de chroomdiffusie binnen het moedermetaal erg langzaam is. Deze gebieden met een lager chroomgehalte zijn daarom minder bestand tegen corrosie, en de kans is groot dat eventuele corrosie hier begint. Dit fenomeen kan worden veroorzaakt door de temperaturen die optreden tijdens het lassen en staat bekend als sensibilisatie.
Het hebben van een lager koolstofgehalte verkleint de kans op sensibilisering na het lassen. Daarom zijn er veel standaardkwaliteiten verkrijgbaar met een aanzienlijk lager koolstofgehalte, zoalsLegering 316L(C < {{0}},03%) vergeleken met legering 316 (C <0,08%).
Gestabiliseerde kwaliteiten zoals Alloy 316Ti gebruiken toevoegingen van titanium om de eigenschappen bij hogere temperaturen te verbeteren. Dit vermindert ook de sensibilisatie, aangezien alle koolstof die in het metaal aanwezig is, zich bij voorkeur zal combineren met het titanium in plaats van met chroom.
Tenslotte, als austenitisch roestvast staal gedurende langere perioden tussen 550-900°C wordt blootgesteld, is het mogelijk om de schadelijke sigmafase te vormen uit de kleine hoeveelheden aanwezige ferriet. Dit mechanisme wordt hieronder besproken voor duplex roestvast staal.
Duplex- en superduplex roestvast staal
Net als bij de meest voorkomende austenitische roestvaste staalsoorten kan de aanwezigheid van wat ferriet in de microstructuur de kans op heetscheuren tijdens het lassen helpen beperken. Gezien het feit dat duplex- en superduplex roestvast staal vrijwel gelijke hoeveelheden austeniet en ferriet hebben, is dit zeker geen probleem. Daarom zijn duplexstaalsoorten gemakkelijk lasbaar, maar de lasprocedure moet gekwalificeerd en gecontroleerd zijn om het ontstaan van ongewenste microstructuren te voorkomen.
Het belangrijkste probleem met duplex roestvast staal is hun neiging om door de transformatie van ferriet een sigmafase-microstructuur te vormen. Deze transformatie vindt plaats over een reeks verschillende temperaturen en tijden, zoals het beste wordt gedemonstreerd in een TTT-grafiek (temperatuur-tijd-transformatie). Sigma is een niet-magnetische intermetallische fase, rijk aan ijzer en chroom. Gebieden rond de sigmafase zullen een lager chroomgehalte hebben en daarom een veel lagere corrosieweerstand hebben. Bovendien kan de transformatie van ferriet in sigma resulteren in holtes die leiden tot de aanwezigheid van scheuren en een aanzienlijke daling van de mechanische sterkte en met name de slagvastheid. Daarom worden de uitstekende corrosieweerstand en mechanische eigenschappen van duplex- en superduplex roestvast staal volledig teniet gedaan bij blootstelling aan hogere temperaturen.
De TTT -grafiek suggereert dat Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) iets minder kans heeft om Sigma te vormen dan S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, SAF2507) of S32205 (F51, 1.4462, DUPLEX 2205, DUPLEX 2205, DUPLEX 2205, DUPLEX 2205, DUPLEX 2205, DUPLEX 2205. ) cijfers.
Om de vorming van sigma te voorkomen, moeten de lasomstandigheden worden gecontroleerd om de tijd bij temperatuur te beperken. Zoals het TTT-diagram laat zien, kunnen relatief kortere tijdsperioden op of rond 800-900degC een sigmafase vormen. Vanwege de relatief grote omvang van het moedermetaal in vergelijking met het lasgebied, wordt de laswarmte doorgaans vrij snel afgevoerd. Langere perioden bij lagere temperaturen kunnen uiteindelijk leiden tot dezelfde microstructurele transformatie. Daarom is het voor meergangslassen belangrijk om de lastemperatuur te beperken. Dit kan worden bereikt door de warmte-inbreng van het lassen te verminderen, door een zekere mate van koeling te bieden of door te pauzeren tussen de laspassages.
De andere grote uitdaging bij het lassen van duplex- en superduplex roestvast staal is het behouden van de evenwichtige austeniet: ferrietmicrostructuur. Op het gebied van lasmetaal zou er doorgaans sprake zijn van stikstofverlies. Omdat stikstof een austenietstabilisator is, bevordert het verlies van stikstof uit het lasgebied een groter aandeel ferriet, wat resulteert in een verlies aan mechanische en corrosie-eigenschappen. Dit kan worden ondervangen door een vulmetaal te kiezen dat overgelegeerd is, dat wil zeggen met een groter percentage nikkel (een andere austenietstabilisator) of door stikstof als beschermgas zelf te gebruiken, zodat het lasmetaal een kleine hoeveelheid stikstof opneemt.
