שווה ערך הפחמן (Ceq) הוא הפרמטר היחיד החשוב ביותר להערכת יכולת הריתוך של Q390B והסיכון שלו לסדיקה קרה.
1. טווח שווי פחמן (Ceq) עבור Q390B
ה-Ceq עבור Q390B אינו ערך בודד קבוע, אלא גבול מרבי מוגדר שנקבע בתקן. הטווח הטיפוסי/ממשי שלו בפלדה המיוצרת מסחרית נגזר ממגבלות ההרכב הכימי שלה ב-GB/T 1591-2018.
חלק מהיצרנים עשויים לשאוף לקצה התחתון (~0.44-0.46%) כדי לשפר את יכולת הריתוך, בעוד שאחרים דוחפים לעבר הגבול כדי להבטיח עמידה ביעדי החוזק עם סגסוג פחות יקר.
נקודת מפתח:בעת רכישת Q390B, יש לציין את ערך ה-Ceq בפועל בתעודת הבדיקה של מיל. אל תסתמך על הטווח הטיפוסי; השתמש בערך המסופק עבור חישובי הליך הריתוך שלך.
2. כיצד Ceq משפיע על רגישות לפיצוח קור
פיצוח קר (נקרא גם פיצוח-מושר מימן או פיצוח מושהה) הוא סיכון גדול בעת ריתוך פלדות מסגסוגת-גבוהה, נמוכה- כמו Q390B. ה-Ceq הוא מנבא ישיר של סיכון זה באמצעות המנגנון הבא:
הקישור: Ceq → Hardenability → Microstructure → רגישות
High Ceq → קשיחות גבוהה:
נוסחת Ceq מעריכה את יכולת הפלדה ליצור שלבים קשים עם קירור מהיר. כל אלמנט בנוסחה תורם להזזת דיאגרמת הזמן-טמפרטורה-טרנספורמציה (TTT) ימינה, כלומר מרטנזיט נוצר אפילו בקצבי קירור איטיים יותר.
קירור מהיר ← היווצרות מרטנזיט קשה:
במהלך הריתוך, אזור החום-המושפע (HAZ) מחומם לטמפרטורות גבוהות ואז מתקרר במהירות על ידי המתכת הבסיסית הקרה שמסביב. אם ה-Ceq גבוה, ה-HAZ יהפוך למרטנזיט קשה ושביר במקום פריט/פרלייט רך יותר.
מרטנזיט + מימן + מתח=פיצוח קור:
זהו המודל הקלאסי של "שלושה-גורמים" לפיצוח קר:
מיקרו מבנה רגיש (מרטנסיט):מסופק על ידי Ceq. מרטנסיט בעל קשיחות נמוכה והוא נוטה מאוד להיסדק.
מימן (H):מוכנס מלחות בשטף ריתוך, גז מגן או מזהמים משטחי הלוח.
מתח מתיחה:בלתי נמנע מהתכווצות תרמית וריסון מפרקים.
אטומי מימן מתפזרים ומצטברים ב-HAZ המרטנסיטי לחוץ. כאשר מגיעים לשילוב קריטי, סדק שביר מתפשט, לעתים קרובות שעות או ימים לאחר הריתוך ("סדק מושהה").
השלכות מעשיות לריתוך Q390B
מכיוון ש-Ceq של Q390B (0.44-0.49%) גבוה משמעותית מזה של פלדה קלה (למשל, ~0.35% עבור Q235) וגבוה במידה בינונית מ-Q355B, נהלי ריתוך קפדניים אינם ניתנים למשא ומתן.
| טווח Ceq (IIW). | השלכות נוהל ריתוך עבור Q390B |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15 מ"מ). נדרשת בקרה קפדנית על מקורות מימן. |
| ~0.47 - 0.49% | סיכון גבוה. נדרשות טמפרטורות חימום מקדים/מעבר גבוהות יותר. עשוי לדרוש שימוש באלקטרודות מימן נמוכות במיוחד (-<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
אמצעי הפחתה נדרשים:
בקרת טמפרטורת חימום ומעבר:זוהי השליטה העיקרית. חימום מוקדם מאט את קצב הקירור, ומאפשר ל-HAZ להפוך למיקרו-מבנים רכים וגמישים יותר (למשל, בייניט) במקום מרטנזיט. טמפרטורת החימום המוקדם הנדרשת (למשל, 80 מעלות - 150 מעלות ) נקבעת ישירות על ידיCeq בפועל ועובי הצלחת.
תרגול-על מימן נמוך במיוחד:
השתמש בחומרי ריתוך מסווגים בסיווג -מימן נמוך (H4) או נמוך מאוד-מימן (H5, H10).
לאפות אלקטרודות בקפדנות על פי מפרט היצרן.
שמור על חלקי עבודה יבשים לחלוטין (ללא לחות, קרח, חלודה).
קלט חום אופטימלי:שמור על קלט חום בטווח מתאים. נמוך מדי מקדם קירור מהיר ומרטנסיט. גבוה מדי עלול לגס יתר על המידה את גרגרי ה- HAZ, ולהפחית את הקשיחות.
לאחר-טיפול בחום ריתוך (PWHT): For thick sections (often >30-40 מ"מ) או מפרקים מאופקים מאוד, אפייה להורדת מתחים (למשל, 550-600 מעלות) משמשת למתן מרטנסיט, לפזר מימן ולהקלה על מתחים.
הסמכת נוהל ריתוך (WPQR):מבחן הסמכה להליך חייב לכלול מעברי קשיות על פני ה-HAZ כדי לוודא שהוא אינו חורג מגבולות הבטיחות (בדרך כלל 350 HV10) ושאין סדקים.
תַקצִיר
שווה ערך הפחמן (Ceq) של Q390B, בדרך כלל 0.44-0.49%, הוא מדד כמותי ישיר לנטייתו ליצור מרטנזיט קשיח ורגיש-לסדק ב-HAZ הריתוך. ה-Ceq המוגבר הזה בהשוואה לדרגות חוזק-נמוכות יותר מגביר באופן מהותי את הרגישות שלו לפיצוח קר. כתוצאה מכך, ריתוך Q390B דורש הליך מימן בשליטה קפדנית, נמוכה- עם חימום מוקדם חובה, עם פרמטרים המותאמים לערך ולעובי ה-Ceq הספציפיים. התעלמות מקשר זה היא הסיבה השכיחה ביותר לכשלי ריתוך קטסטרופליים במבני פלדה בעלי חוזק גבוה.