Mengapa Anda tidak bisa mengelas baja yang dikeraskan?

Baja yang dikeraskan - dikenal karena kekuatan dan kekerasannya yang tinggi karena perlakuan panas (misalnya, pendinginan dan tempering) - menghadirkan tantangan yang signifikan dalam pengelasan. Meskipun bukan tidak mungkin untuk mengelas, sangat sulit untuk melakukannya tanpa merusak material atau menciptakan sambungan yang lemah dan tidak stabil. Masalah inti terletak pada bagaimana panas dari pengelasan berinteraksi dengan struktur mikro baja, yang mengarah ke kaskade masalah. Berikut rincian terperinci:
1. Apa yang membuat baja yang keras "mengeras"?
Pertama, sangat penting untuk memahami mengapa baja yang keras berperilaku berbeda. Baja yang dikeraskan mencapai propertinya melalui proses perlakuan panas:
• Quenching: Baja pemanas hingga suhu tinggi (misalnya, 800-900 derajat) untuk membentuk mikrostruktur "austenite" yang seragam, kemudian dengan cepat mendinginkannya (dalam air atau minyak) untuk menjebak atom karbon, menciptakan fase keras, rapuh yang disebut martensit.
• Struktur martensit ini memberikan baja kerasnya kekerasan tinggi (seringkali 50+ hrc) tetapi juga membuatnya rapuh dan sensitif terhadap panas.
2. Alasan utama mengelas baja yang dikeraskan bermasalah
Pengelasan melibatkan peleburan dan kembali - Solidifying Metal, yang membuat subyek baja dengan perubahan suhu ekstrem. Perubahan ini mengganggu struktur mikro dan menciptakan masalah yang tidak dapat dihindari:
A. Pendinginan cepat menyebabkan lebih banyak martensit - dan retak
Saat kolam las mendingin, panas - zona terpengaruh (haz) - area di sekitar lasan yang tidak meleleh tetapi dipanaskan - mengalami pergeseran suhu drastis:
• HAZ dipanaskan di atas "suhu kritis" baja (sekitar 723 derajat), mengubah martensit yang ada kembali menjadi austenite.
• Saat lasan mendingin, austenit ini kembali ke martensit lebih cepat daripada selama proses pengerasan asli (karena lasan yang terlokalisasi dan intens panas).
• Pembentukan cepat martensit baru ini menyebabkan stres internal yang ekstrem karena martensit lebih padat daripada austenit, yang menyebabkan keretakan dingin (juga disebut "hidrogen - retak yang diinduksi") di HAZ atau lasan.
B. Embrittlement Hydrogen memperburuk retak
Pengelasan memperkenalkan hidrogen ke dalam baja, sering dari kelembaban di udara, fluks, atau permukaan yang terkontaminasi. Struktur martensit baja yang keras menjebak hidrogen ini, yang:
• Melemahkan kemampuan logam untuk menahan stres.
• Menggabungkan dengan stres internal dari pembentukan martensit untuk memicu retakan, kadang -kadang berjam -jam atau hari setelah pengelasan.
C. Kehilangan kekerasan di haz
Sementara beberapa bagian HAZ menjadi lebih sulit (dan lebih rapuh) dari martensit baru, daerah lain dipanaskan hingga suhu yang "melemahkan" martensit yang ada:
• Tempering melembutkan martensit, mengurangi kekerasan di daerah itu.
• Ini menciptakan "titik lemah" di HAZ, merusak kekuatan baja yang dimaksudkan dan ketahanan aus.
D. Kerapuhan meningkatkan risiko patah tulang
Baja yang dikeraskan sudah rapuh karena struktur martensitnya. Pengelasan memperburuk ini:
• Haz menjadi lebih rapuh dari pembentukan martensit atau karbida baru (jika baja tinggi - karbon).
• Tidak seperti logam ulet, yang menekuk di bawah tekanan, daerah rapuh ini dapat patah tiba -tiba di bawah beban, yang menyebabkan kegagalan bencana.
3. Apakah ada cara untuk mengelas baja yang dikeraskan?
Meskipun pengelasan baja yang dikeraskan bukan tidak mungkin, itu membutuhkan teknik khusus untuk meminimalkan kerusakan - dan bahkan kemudian, hasilnya jarang sempurna. Solusi umum meliputi:
• Memanaskan lebih dulu baja: memanaskan seluruh bagian hingga 200-300 derajat sebelum pengelasan memperlambat pendinginan, mengurangi pembentukan dan stres martensit. Ini sangat penting tetapi tidak menghilangkan risikonya.
• Gunakan metode pengelasan hidrogen - yang rendah: Pilih proses seperti TIG (pengelasan busur gas tungsten) dengan pelindung gas inert, atau elektroda hidrogen {1} {{1} yang rendah, untuk mengurangi penyerapan hidrogen.
• Posting - las perlakuan panas (PWHT): Setelah pengelasan, amarah baja dengan memanaskannya hingga 200-300 derajat dan pendinginan secara perlahan. Ini mengurangi stres dan melembutkan kelebihan martensit, meskipun juga mengurangi kekerasan keseluruhan baja.
• Hindari pengelasan sama sekali: Dalam banyak kasus, lebih baik mesin dari bagian dari baja anil (lunak), las terlebih dahulu, lalu mengeraskannya sesudahnya. Ini menghindari merusak struktur yang keras.
4. Mengapa seringkali lebih baik menghindari baja yang dikeraskan dengan pengelasan
Bahkan dengan tindakan pencegahan, baja yang dikeraskan jarang mengembalikan material ke sifat aslinya:
• Retak mungkin masih terbentuk, terutama di aplikasi stres - tinggi seperti alat atau bagian struktural.
• Haz akan selalu memiliki kekerasan yang tidak konsisten, melemahkan komponen.
• Waktu dan biaya pemanasan awal, peralatan khusus, dan pasca - perlakuan las seringkali lebih besar daripada manfaatnya.
Kesimpulan
Baja yang dikeraskan sangat sulit untuk dilas dengan sukses karena pengelasan mengganggu struktur mikro martensitnya, menciptakan stres internal, memperkenalkan hidrogen, dan menyebabkan retak atau kehilangan kekerasan. Meskipun terbatas, teknik khusus dapat mengurangi risiko, mereka jarang menghasilkan sambungan yang dapat diandalkan seperti baja asli. Untuk alasan ini, baja yang dikeraskan dengan pengelasan umumnya tidak disarankan kecuali benar -benar diperlukan - dan bahkan kemudian, itu membutuhkan keterampilan ahli dan perencanaan yang cermat. Dalam kebanyakan kasus, pengelasan sebelum pengerasan (ketika baja masih lunak) adalah alternatif yang jauh lebih aman.