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Aug 07, 2023

消耗品コーナー：フェライト数値とクラックの関係

Q: 最近、一部のコンポーネントを主に 304 グレードのステンレス鋼で製造し、ステンレス鋼自体と軟鋼に溶接する必要がある作業を開始しました。 いくつかの亀裂を経験しました

Q: 最近、一部のコンポーネントを主に 304 グレードのステンレス鋼で製造し、ステンレス鋼自体と軟鋼に溶接する必要がある作業を開始しました。 厚さ最大 1.25 インチのステンレスとステンレスの溶接部分で亀裂の問題が発生しました。 当社のフェライト数値が低いと述べました。 これが何なのか、また問題を修正する方法を説明してもらえますか?

A: 素晴らしい質問ですね。 はい、フェライト数値が低いということが何を意味するのか、またそれを防ぐ方法を理解するお手伝いをいたします。

まず、ステンレス鋼 (SS) の定義を確認し、次にフェライトが溶接継手にどのように関係するかを確認しましょう。 鉄鋼および合金には 50% 以上の鉄が含まれています。 これには、すべての炭素鋼とステンレス鋼、およびその他の定義されたグループが含まれます。 アルミニウム、銅、チタンは鉄を含まないため、非鉄合金の優れた例です。

合金の主成分は、炭素鋼の場合は少なくとも 90 パーセント、SS の場合は 70 ～ 80 パーセントの鉄含有量です。 SS として分類されるには、少なくとも 11.5 パーセントのクロムが添加されている必要があります。 この最小閾値を超えるクロム含有量は、鋼の表面にクロム酸化膜の形成を促進し、錆（酸化鉄）や化学的攻撃による腐食などの酸化形成を防ぎます。

SS には、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系の 3 つの主要なグループがあります。 それらの名前は、それらを構成する室温の結晶構造に由来しています。 もう 1 つの一般的なグループは二相 SS で、結晶構造におけるフェライトとオーステナイトのバランスが取れています。

300 シリーズであるオーステナイト グレードには、16 ～ 30 パーセントのクロムと 8 ～ 40 パーセントのニッケルが含まれており、優勢なオーステナイト結晶構造を形成します。 オーステナイトとフェライトの比率の形成を促進するために、製鋼プロセス中にニッケル、炭素、マンガン、窒素などの安定剤が添加されます。 一般的なグレードには 304、316、および 347 があります。このグループは非磁性です。 優れた耐食性を提供します。 主に食品、化学サービス、製薬、および極低温用途で使用されます。 フェライトの生成を制御することにより、優れた低温靱性を実現します。

400 シリーズ グレードのフェライト SS は完全に磁性があり、11.5 ～ 30 パーセントのクロムを含み、フェライトとしての主結晶構造を持っています。 フェライトの形成を促進するために、鉄鋼製造中に安定剤としてクロム、シリコン、モリブデン、ニオブが含まれます。 これらのタイプの SS は一般に自動車の排気システムや発電所に使用されており、高温での用途は限られています。 よく使用されるタイプとしては、405、409、430、および 446 があります。

403、410、440 などの 400 シリーズでも識別されるマルテンサイト グレードは磁性があり、11.5 ～ 18 パーセントのクロムを含み、結晶構造としてマルテンサイトを持ちます。 このグループには合金の含有量が最も少ないため、製造コストが最も低くなります。 これらはある程度の耐食性を提供します。 優れた強度。 通常は刃物、歯科および外科用機器、調理器具、および一部の種類の工具に使用されます。

SS を溶接する場合、母材の種類とその実際の用途によって、使用する適切な溶加材が決まります。 ガスシールドプロセスを使用している場合は、特定の溶接関連の問題を防ぐためにシールドガスの混合に特別な注意を払う必要がある場合があります。

304 をそれ自体に溶接するには、E308/308L 電極を使用する必要があります。 「L」指定子は低炭素を表し、粒界腐食の防止に役立ちます。 これらの電極の炭素含有量は 0.03 パーセント未満です。 それを超えると、炭素が粒界に析出し、クロムと結合してクロム炭化物を形成するリスクが増大し、鋼の耐食性が事実上低下します。 これは、SS 溶接継手の熱影響部 (HAZ) に腐食がある場合に顕著になることがあります。 L グレード SS に関するもう 1 つの考慮事項は、ストレート SS グレードと比較して、高温での使用温度での引張強度が低いことです。