فولاد های کربنی و کربن منگنزدار

همانگونه که در فصل های قبل اشاره شد به کمک دیاگرام های  TTT می توان پیش بینی نمود که اگر #فولاد با سرعت معینی سرد شود ، آنگاه در پایان مرحله عملیات حرارتی بعد از همدما شدن فولاد با دمای محیط چه ساختار های میکروسکوپی درون فولاد سرد شده بوجود آمده است و از آن طریق در مورد خواص #مکانیکی فولاد مذکور از لحاظ استحکام _ سختی ، انعطاف پذیری نیز میتوان پیش بینی دقیقی نمود .  

اثرات سخت کاری :

◄ عموما در ارتباط با سخت کاری روی فولاد اثرات زیر مشاهده می شود .

◄ اغلب افزایش سختی در #فلز موجب کاهش انعطاف پذیری در فلز میگردد .

◄ افزایش درصد #کربن و عناصر #آلیاژی می تواند موجب افزایش سختی فلز گردد .

◄ افزایش سختی فلز می تواند موجب افزایش استحکام کششی فلز شود .

◄افزایش سختی در فلز بیشتر اوقات با کاهش مقاومت به ضربه در فلز همراه است .

◄افزایش سختی در فلز قابلیت #جوش پذیری فلز را کاهش می دهد .

البته بسته به دو روش سخت کاری و نوع فازهای ایجاد شده در ساختار فلز عوامل فوق تا حدی میتواند شدت و یا ضعف داشته باشند .

 

طبق شکل افزایش درصد کربن موجود در فولاد سبب میگردد در پروسه عملیات سخت کاری کوئیچ نمودن درصد فاز مارتزیت  افزایش یافته و این بدین معناست که سختی فلز افزایش می یابد .

همانطور که دیده می شود سختی بیش از 480 ویکرز بیانگر آن است که ساختار میکروسکوپی فلز به صد در صد ماتنزیت رسیده است .

 کربن معادل :

قابلیت جوش پذیری در فولاد با افزایش میزان سختی فلز کاهش می یابد . بنابراین ارزیابی دقیق این موضوع حائز اهمیت است . از نظر ارزیابی جوش پذیری ، نقش درصد کربن که در جای خود محفوظ می باشد ، نقش عناصر آلیاژی موجود در فولاد را گاهی با کربن معادل می سنجند . کربن معادل یعنی اینکه به جای عناصر آلیاژی در فولاد چه میزان کربن می تواند حضور داشته باشد تا همان نقش را در جوش پذیری فولاد باز کند . یکی از راه های بررسی جوش پذیری فولاد محاسبه کربن معادل است .

 

فرمول های مختلفی برای کربن معادل ارائه شده است که یکی از آنها عبارتست از :

 

 

این فرمول ها طبق استاندارد  BS4360  تهیه شده است و معرف درصد کربن معادل در فولاد می باشد .

بدیهی است هر قدر مقدار کربن  معادل بیشتر باشد ، قابلیت سخت شوندگی فولاد یا تمایل به تشکیل فاز مارتنزیت در اثر عملیات حرارتی ( سخت کاری _ جوشکاری و ... ) افزایش می یابند .

فاکتور های  موثردر ترک برداشتن فولاد :

ترک برداشتن از مهمترین عیوب در مقاطع #جوشکاری شده می باشد . از یک طرف احتمال وقوع آن در ردیف گسترده ای از #فولاد ها و #فلزات و آلیاژهای غیر آهنی وجود دارد از سوی دیگر موضوع پیچیده ای است چون :

◄اشکال ، ابعاد ، جهت ها و اندازه های مختلف دارد .

◄در محل های مختلف از جوش ( مثلا در فلز جوش ، خط #ذوب ، منطقه تحت تاثیر جوش ) ایجاد می گردد .

و برای وقوع ترک علل مختلفی تاثیر گذار می باشد که عبارتند از :

◄ترکیب شیمیایی مواد مصرفی ( فلز پایه ، مفتول یا الکترود و اثر پودر جوش در روش زیر پودری )

◄پارامتر های جوشکاری ( آمپر ،ولتاژ ، سرعت ، نوع قطبیت )

◄طراحی قطعه و محل اتصال و شرایط عملی و تکنیکی در جوشکاری می توانند باعث تشدید یا تقلیل ترک برداشتن شوند

 

ارتباط کربن معادل و سختی در فلز پایه :

در شکل ارتباط درصد کربن معادل در فولاد های کربنی با سختی فلز پایه در ناحیه تحت تاثیر جوشکاری بطور شماتیک به نمایش گذارده شده است ، همانطور که در شکل دیده می شود افزایش درصد کربن معادل موجب افزایش سختی فلز پایه در ناحیه تحت تاثیر حرارت در اثر جوشکاری می گردد .

 

در شکل زیر مقادیر گرمای ورودی در اثر جوشکاری با روش های جوشکاری زیر :

 

① جوشکاری قوسی با الکترود دستی  SMAW

② جوشکاری قوسی به صورت زیر پودری  SAW

③جوشکاری سربازه ای ESW

بر روی فولاد کربنی منگنزدار تعیین گردیده است ، سرعت های سرد شدن مقطع جوشکاری شده و نوع سختی ها ی بدست آمده بر حسب ویکرز بر روی دیاگرام TTT فولاد مذکور به نمایش در آمده است .