Edelstahl (Edelstahl)Edelstahl ist die Abkürzung für säurebeständigen Edelstahl, und Stahlsorten, die gegenüber schwach korrosiven Medien wie Luft, Dampf und Wasser beständig sind oder rostfreie Eigenschaften aufweisen, werden als Edelstahl bezeichnet.
Der Begriff "EdelstahlDer Begriff "Edelstahl" bezieht sich nicht einfach auf eine einzige Art von Edelstahl, sondern auf mehr als einhundert Arten von industriellem Edelstahl, von denen jede in ihrem spezifischen Anwendungsgebiet gute Leistungen erbringt.
Sie alle enthalten 17 bis 22 % Chrom, und höherwertige Stahlsorten enthalten zusätzlich Nickel. Die Zugabe von Molybdän kann die Korrosionsbeständigkeit gegenüber atmosphärischen Einflüssen weiter verbessern, insbesondere die Beständigkeit gegen Korrosion in chloridhaltigen Atmosphären.
I. Klassifizierung von Edelstahl
1. Was ist Edelstahl und säurebeständiger Stahl?
Antwort: Edelstahl ist die Abkürzung für säurebeständigen Edelstahl, der gegenüber schwach korrosiven Medien wie Luft, Dampf und Wasser beständig ist. Korrodierte Stahlsorten werden als säurebeständige Stähle bezeichnet.
Aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung weisen die beiden Werkstoffe auch unterschiedliche Korrosionsbeständigkeit auf. Gewöhnlicher Edelstahl ist im Allgemeinen nicht beständig gegen Korrosion durch chemische Medien, während säurebeständiger Stahl in der Regel rostfrei ist.
2. Wie wird Edelstahl klassifiziert?
Antwort: Nach dem Strukturzustand kann man zwischen martensitischem Stahl, ferritischem Stahl, austenitischem Stahl, austenitisch-ferritischem (Duplex-)Edelstahl und ausscheidungshärtendem Edelstahl unterscheiden.
(1) Martensitischer Stahl: hohe Festigkeit, aber schlechte Plastizität und Schweißbarkeit.
Gängige Sorten von martensitischem Edelstahl sind beispielsweise 1Cr13 und 3Cr13. Aufgrund ihres hohen Kohlenstoffgehalts weisen sie eine hohe Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit auf, sind jedoch etwas weniger korrosionsbeständig. Sie werden aufgrund ihrer hohen mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit eingesetzt. Sie finden Verwendung in verschiedenen Bauteilen wie Federn, Dampfturbinenschaufeln und Hydraulikpressventilen.
Dieser Stahltyp wird nach dem Härten und Anlassen verwendet; nach dem Schmieden und Stanzen ist ein Glühen erforderlich.
(2) Ferritischer Stahl: 15 % bis 30 % Chrom. Seine Korrosionsbeständigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit nehmen mit steigendem Chromgehalt zu, und seine Beständigkeit gegen Chloridspannungskorrosion ist besser als die anderer Edelstahlsorten wie Cr17, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 usw.
Aufgrund seines hohen Chromgehalts weist es eine relativ gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf, seine mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften sind jedoch schlecht. Es wird hauptsächlich für säurebeständige Konstruktionen mit geringer Beanspruchung und als oxidationsbeständiger Stahl eingesetzt.
Dieser Stahl ist beständig gegen Korrosion durch die Atmosphäre, Salpetersäure und Salzlösungen und zeichnet sich durch gute Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen sowie einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aus. Er wird in Anlagen für Salpetersäure- und Lebensmittelbetriebe eingesetzt und eignet sich auch für die Herstellung von Bauteilen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Gasturbinenteile.
(3) Austenitischer Stahl: Er enthält mehr als 18 % Chrom sowie etwa 8 % Nickel und geringe Mengen an Molybdän, Titan, Stickstoff und anderen Elementen. Er zeichnet sich durch gute Gesamteigenschaften und Beständigkeit gegenüber Korrosion durch verschiedene Medien aus.
Im Allgemeinen wird eine Lösungsglühung durchgeführt, d. h. der Stahl wird auf 1050-1150 °C erhitzt und anschließend wasser- oder luftgekühlt, um ein einphasiges Austenitgefüge zu erhalten.
(4) Austenitisch-ferritischer (Duplex-)Edelstahl: Er vereint die Vorteile von austenitischem und ferritischem Edelstahl und ist superplastisch. Austenit und Ferrit machen jeweils etwa die Hälfte des Edelstahls aus.
Bei niedrigem Kohlenstoffgehalt liegt der Chromgehalt zwischen 18 % und 28 % und der Nickelgehalt zwischen 3 % und 10 %. Einige Stähle enthalten außerdem Legierungselemente wie Molybdän, Kupfer, Silizium, Niob, Titan und Stickstoff.
Dieser Stahltyp vereint die Eigenschaften von austenitischen und ferritischen Edelstählen. Im Vergleich zu Ferrit zeichnet er sich durch höhere Plastizität und Zähigkeit, keine Sprödigkeit bei Raumtemperatur, deutlich verbesserte Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion und bessere Schweißeigenschaften aus, während die Eigenschaften von Eisen erhalten bleiben. Der eisenhaltige Edelstahl ist bei 475 °C spröde, besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit und weist superplastische Eigenschaften auf.
Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl zeichnet er sich durch hohe Festigkeit und deutlich verbesserte Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion und Chloridspannungsrisskorrosion aus. Duplex-Edelstahl bietet zudem eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion und ist nickelsparend.
(5) Ausscheidungshärtender Edelstahl: Die Matrix besteht aus Austenit oder Martensit. Gängige Sorten von ausscheidungshärtbarem Edelstahl sind beispielsweise 04Cr13Ni8Mo2Al. Es handelt sich um einen Edelstahl, der durch Ausscheidungshärtung (auch bekannt als Alterungshärtung) gehärtet (verstärkt) werden kann.
Nach der Zusammensetzung wird er in Chrom-Edelstahl, Chrom-Nickel-Edelstahl und Chrom-Mangan-Stickstoff-Edelstahl unterteilt.
(1) Chrom-Edelstahl weist eine gewisse Korrosionsbeständigkeit (gegenüber oxidierenden Säuren, organischen Säuren und Kavitation), Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit auf und wird häufig als Werkstoff für Anlagen in Kraftwerken, der chemischen Industrie und der Erdölindustrie eingesetzt. Allerdings ist seine Schweißbarkeit gering, weshalb dem Schweißprozess und den Wärmebehandlungsbedingungen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss.
(2) Beim Schweißen wird Chrom-Nickel-Edelstahl wiederholt erhitzt, wodurch sich Karbide ausscheiden, was die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften verringert.
(3) Die Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit, Umformbarkeit, Schweißbarkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Chrom-Mangan-Edelstahl sind gut.
II. Schwierige Probleme beim Edelstahlschweißen und Einführung in die Verwendung von Werkstoffen und Geräten
1. Warum ist das Schweißen von Edelstahl schwierig?
Antwort: (1) Die Wärmeempfindlichkeit von Edelstahl ist relativ hoch, und die Verweildauer im Temperaturbereich von 450-850 °C ist etwas länger, und die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone wird stark reduziert;
(2) anfällig für thermische Risse;
(3) Unzureichender Schutz und starke Oxidation bei hohen Temperaturen;
(4) Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist groß, und es kann leicht zu großen Schweißverformungen kommen.
2. Welche wirksamen technologischen Maßnahmen können zum Schweißen von austenitischem Edelstahl ergriffen werden?
Antwort: (1) Die Schweißzusätze müssen strikt nach der chemischen Zusammensetzung des Grundwerkstoffs ausgewählt werden.
(2) Schnelles Schweißen mit kleinem Strom, geringe Leitungsenergie reduziert den Wärmeeintrag;
(3) Schweißdraht mit dünnem Durchmesser, Schweißstab, kein Schwingen, mehrlagiges Mehrlagenschweißen;
(4) Zwangskühlung der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone zur Reduzierung der Verweilzeit bei 450-850°C;
(5) Argonschutz auf der Rückseite der WIG-Schweißnaht;
(6) Die mit dem korrosiven Medium in Berührung kommenden Schweißnähte werden abschließend verschweißt.
(7) Passivierungsbehandlung der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone.
3. Warum sollten wir Schweißdraht und Elektrode der Serie 25-13 für das Schweißen von austenitischem Edelstahl, Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl (Schweißen ungleichartiger Stähle) wählen?
Antwort: Beim Schweißen ungleichartiger Stahlsorten, die austenitischen Edelstahl mit Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl verbinden, muss für das Schweißgut Schweißdraht der Serie 25-13 (309, 309L) und Schweißelektrode (austenitisch 312, austenitisch 307 usw.) verwendet werden.
Bei Verwendung anderer Edelstahl-Schweißzusätze kommt es auf der Seite des Kohlenstoffstahls und des niedriglegierten Stahls zu martensitischen Gefügebildungen und Kaltbrüchen an der Schmelzlinie.
4. Warum wird beim Schweißen von massiven Edelstahldrähten ein Schutzgas aus 98 % Argon und 2 % Sauerstoff verwendet?
Antwort: Beim MIG-Schweißen von massivem Edelstahldraht ist die Oberflächenspannung des Schmelzbades bei Verwendung von reinem Argon als Schutzgas hoch, was zu einer unsauberen Schweißnaht mit einer buckelförmigen Oberfläche führt. Durch die Zugabe von 1 bis 2 % Sauerstoff lässt sich die Oberflächenspannung des Schmelzbades reduzieren, und die Schweißnaht wird glatt und schön.
5. Warum verfärbt sich die Oberfläche von MIG-Schweißdraht aus massivem Edelstahl schwarz? Wie lässt sich dieses Problem lösen?
Antwort: Die MIG-Schweißgeschwindigkeit von massivem Edelstahl-Schweißdraht ist relativ hoch (30–60 cm/min). Sobald die Schutzgasdüse die vordere Schmelzbadzone erreicht hat, befindet sich die Schweißnaht noch in einem rotglühenden, hochtemperierten Zustand. Sie oxidiert leicht durch Luft, wodurch sich Oxide an der Oberfläche bilden. Die Schweißnaht erscheint schwarz. Durch Beizen und Passivieren lässt sich diese schwarze Schicht entfernen und die ursprüngliche Oberflächenfarbe des Edelstahls wiederherstellen.
6. Warum benötigt man zum Schweißen von massivem Edelstahldraht eine gepulste Stromversorgung, um einen Strahlübergang und spritzerfreies Schweißen zu erreichen?
Antwort: Beim MIG-Schweißen von massivem Edelstahldraht mit einem Schweißdrahtdurchmesser von φ1,2 kann bei einem Strom von I ≥ 260 ~ 280 A ein Strahlübergang erreicht werden; bei einem Wert unterhalb dieses Wertes erfolgt ein Kurzschlussübergang der Tropfen, und es entstehen viele Spritzer, weshalb diese Methode im Allgemeinen nicht empfohlen wird.
Nur durch die Verwendung des MIG-Stromversorgungsgeräts mit Impulsfunktion kann der Impulstropfenübergang von kleinen zu großen Spezifikationen (wählen Sie den Minimal- oder Maximalwert je nach Drahtdurchmesser) spritzerfreies Schweißen ermöglicht werden.
7. Warum wird der Fülldraht aus Edelstahl beim Schweißen mit CO2-Gas geschützt anstatt mit einer gepulsten Stromversorgung?
Antwort: Bei den derzeit üblicherweise verwendeten Fülldraht-Schweißdrähten aus Edelstahl (z. B. 308, 309 usw.) wird die Schweißpulverformel gemäß der schweißchemischen metallurgischen Reaktion unter CO2-Schutzgas entwickelt. Daher ist im Allgemeinen kein Impulslichtbogenschweißgerät erforderlich (Impulsschweißgeräte benötigen in der Regel Mischgas). Wenn Sie jedoch den Tropfenübergang vorzeitig erreichen möchten, können Sie auch ein Impulslichtbogenschweißgerät oder ein konventionelles Schutzgasschweißverfahren mit Mischgas verwenden.
Veröffentlichungsdatum: 24. März 2023