Feb 222013
 
fisurarea nicheluluiIn privinta sensibilitatji la formarea porilor, aliajele de nichel pot fi impartite in doua grupe, in functie de prezenta sau nu a cromului.

Cromul prezinta afinitate naturala fata de gazele care se formeaza la sudare, in special fata de oxigen, azot sau hidrogen. In aliajele Ni – Cu fara Cr sudate autogen apar frecvent pori, ceea ce face necesara protectia deosebita a baii de metal si a cusaturii dupa sudare.
In acest caz se recomanda utilizarea unor arzatoare uscate, a unor materiale de adaos aliate cu elemente absorbante fata de gaze, cum sunt titanul si aluminiul, sudarea in condi|ii de maxima curatenie si prevederea unor gaze de protectie inerte chimic fata de cusatura.
In aliajele cu crom, pericolul aparitiei porilor este diminuat de faptul ca gazele au tendinte de dizolvare in crom, distributia fiind astfel mai uniforma.

Efectul elementelor de aliere sau insotitoare
Adaugarea de crom in aliajele de importanta comerciala nu depaseste concentratia corespunzatoare solubilitatii maxime, prezentand interes in special in domeniul de solidificare. Cromul are capacitatea de formare a oxizilor nitratilor stabili, ceea ce permite reducerea porozitatii sudurilor comparativ cu aliajele de nichel care contin doar cupru.
Aliajele cu crom sunt insa mai susceptibile decat alte aliaje ale nichelului la fisurarea la cald, in special in prezenta siliciului. De exemplu, susceptibilitatea la fisurarea la cald a unui aliaj cu 15% Cr creste rapid in prezenta a pana la 1% Si, in timp ce peste acest procent efectul este aproape neglijabil in aliajele Ni – Cu.

Cuprul formeaza cu nichelul o serie completa de solutii solide si influenteaza putjn sudabilitatea aliajelor. De aceea, din punct de vedere metalurgic, se considera ca aliajele binare Ni – Cu cu 15 pana la 40% Cu au o comportare la sudare similara cu cea a nichelului pur.
Astfel de aliaje prezinta aceeasi susceptibilitate la fragilizare in prezenta sulfului ca si nichelul pur, introducerea unor elemente pentru limitarea aparitiei porozitatii fiind mai putin efectiva.
Prin cresterea continutului de cupru, in aliaje ca 10Cu -30Ni sau 80Cu – 20Ni, aliajul se comporta similar cu aliajele de cupru si cantitatile de dezoxidanti care pot fi introduse sunt mai mici. Prezenta cuprului modifica temperatura ridicata de solubilizare a carbonului la valori la care grafitizarea nu se mai intalneste.

Fierul este de regula prezent in aliajele Ni – Cr in cantitati ce depasesc 8%, de exempiu in cele din clasa 600.
Acesta este adaugat sub forma de feroaliaj pentru imbunatatirea caracteristicilor mecanice sau a sudabilitatii, dar mai ales pentru reducerea costului. In afara de aceasta, peste 8% se pare ca fierul nu produce o modificare semnificativa a comportarii la sudare.
Pe masura ce continutul de fier creste, cum este cazul aliajului Ni – Cr din clasa 800 care are 46% Fe, se manifesta o sensibilitate mai mare la fisurarea la cald.
La sudarea unor imbinari eterogene, realizate intre componente din aliaje de Ni – Cr – Fe cu otel, pericolul fisurarii apare datorita continuturilor mai mari de sulf din ofel.

Carbonul este in general prezent in nichel si aliaje de nichel in cantitati cuprinse intre 0,01 §i 0,20%. Efectul carbonului este semnificativ in nichelul comercial de mare puritate. Limita de solubilitate a carbonului in nichel in domeniul de temperaturi 371 – 649 °C variaza intre 0,02 la 0,03%.
La sudare, carbonui grafitizat prezent in ZIT se dizolva si ramane in solutja solida suprasaturata care se raceste rapid. Incalzirea si mentinerea ulterioara in domeniul de solubilitate cauzeaza precipitarea acestuia sub forma intergranulara.
Pentru legarea carbonului se utilizeaza titanul, care formeaza cu acesta carburi si previne formarea grafitului.
In aliajele Ni – Cu, solubilitatea carbonului este afectata de prezenta cuprului, astfel tncat fragilizarea nu apare la 0,15 -0,20%C. Continutul de carbon in aceste aliaje influenteaza tendinta de fisurare la cald in prezenta fierului.
De exemplu, aliajele Ni – Cu care contjn peste 0,20%C pot dizolva maxim 5%Fe in timp ce aliajele cu doar 0,10%C, pot dizolva 30%Fe.

Prezenta manganului are o mica importanta in cazul sudarii, intr-o prima etapa.
Ulterior s-a stabilit ca atat in aliajele Ni – Cr cat si in cele Ni – Cu, efectul manganului este benefic pentru micsorarea tendintei de fisurare si prevenirea fisurarii la cald in sudurile cu secfiune mare, ca in cazurile in care apare o dizolvare excesiva a fierului in baia metalica.
Ca urmare, in electrozii inveliti utilizati la sudarea aliajelor de nichel, confinutul de mangan poate depasi valoarea de 9%.

nichel oxidat

Nichel oxidat la sudare

Elemente precum titanul si aluminiul pot fi adaugate in cusatura sau in materialul de baza pentru obtinerea consolidarii prin imbatranire.
In cantitafi reduse, adaugarea de Ti in aliajele de nichel fara crom ajuta la controlarea porozitatii la sudare. Aluminiul este adaugat in aliajele forjate pentru dezoxidare. Prezenfa aluminiului si a titanului in cantitati mari determina insa cresterea tendinfei de fisurare a aliajelor de nichel.

Prezenta borului in cantitati cuprinse intre 0,003 §i 0,10% imbunatateste proprietatile mecanice de rezistenta la temperaturi inalte in cazul aliajelor de nichel forjate sau turnate.
Astfel de aliaje sunt exploatate la temperaturi inalte, unde rezistenta limitelor de graunte este influentata de prezenta borului.

Din pacate, continuturi peste 0,01% afecteaza negativ sudabilitatea aliajului. La niveluri ridicate de bor, cusatura §i ZIT-ul sunt extrem de sensibile la fisurarea la cald, fiind necesare precautii deosebite in stabilirea modului de sudare si prescriere a energiei liniare, astfel incat tensiunile reziduale sa fie minime.
Zirconiul actioneaza similar cu borul in aliajele de nichel prin promovarea fisurarii la cald in cusatura si in ZIT. Cu toate acestea, limitele de tolerare ale acestuia sunt ceva mai putin severe decat in cazul borului.

efecte daunatoare ale sulfului si fosforului

Efectele daunatoare ale sulfului si fosforului

Sulful este poate eel mai daunator element care se poate intalni in aliajele de nichel, datorita solubilitatii extrem de scazute pe care acesta o prezinta in nichel si aliajele sale si formarii unui eutectic usor fuzibil Ni – Ni3S cu temperatura de topire la 649°C.
Efectele daunatoare ale sulfului afecteaza atat caracteristicile ZIT-ului cat si cele ale cusaturii. Acestea se manifesta in timpul mentinerii deasupra temperaturii de sensibilizare, in prezenta mediului bogat in sulf.
Domeniul de prag pentru sensibilizarea la actiunea sulfului variaza intre 316 °C, pentru nichelul pur pana la 649 °C, pentru aliaje Ni – Cr. Pentru diminuarea efectelor nocive ale nichelului se introduc elemente de aliere precum magneziul si manganul
La manevrarea componentelor din aliaje de nichel trebuie luate masuri corespunzatoare pentru evitarea contaminarii cu sulf provenind din creioanele de marcare, vopsea, lubrifianti, grasimi etc.

Plumbul genereaza probleme similare cu cele produse de sulf in aliajele de nichel. In practica, contaminarea cu plumb este mai pufin intalnita, datorita surselor mai rare care pot aduce in imbinare acest element.
Fosforul poate prezenta un efect similar cu cel al sulfului in aliajele sudate cu mult nichel. Solubilitatea fosforului in nichel este foarte limitata si determina aparifia unei reactii eutectice la 871 °C. Unele fisurari importante au fost puse pe seama prezenfei fosforului in cusaturile sudate, chiar la valori de numai cateva sutimi de procent.

 

*Toate articolele de la sectiunea Ingineria Sudarii sunt utile in promovarea examenului IWE/IWI            ISIM Timisoara

 Leave a Reply

(required)

(required)

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>