310 Procesi obrade nehrđajućeg čelika: tehnike rezanja, savijanja i zavarivanja

Nehrđajući čelik tipa 310 (UNS S31000) je austenitni stupanj koji sadrži otprilike 25% kroma i 20% nikla. Specificiran je za dijelove peći, opremu za toplinsku obradu i kemijsku opremu koja radi do oko 1050 C u kontinuiranom radu, jer je njegova stabilna naslaga krom oksida otporna na oksidaciju na temperaturi. Svojstva koja čine 310 vrijednim također otežavaju strojnu obradu: brzo otvrdnjavanje, niska toplinska vodljivost i visoka žilavost. Uspjeh izrade ovisi o razumijevanju ovih karakteristika, a ne o borbi protiv njih.

Pregled materijala i specificirana svojstva

Prema ASTM A240, tip 310 (UNS S31000) specificiran je sa sljedećim sastavom i minimalnim mehaničkim vrijednostima.

Element / Svojstvo	Navedena vrijednost
Ugljik (C), maks	0.25%
Mangan (Mn), max	2.00%
Silicij (Si), maks	1.50%
Fosfor (P), max	0.045%
Sumpor (S), max	0.030%
Krom (Cr)	24.00-26.00%
Nikal (Ni)	19.00-22.00%
Vlačna čvrstoća, min	515 MPa
0,2% čvrstoća probijanja, min	205 MPa
Istezanje, min	40%

Nisko{0}}varijanta ugljika 310S (UNS S31008) ograničava ugljik na najviše 0,08% radi poboljšane zavarljivosti u debelim presjecima. Praksa strojne obrade je identična za oba.

Postupci rezanja

Za rezanje ploča i šipki standardne su toplinske metode. Lasersko rezanje odgovara tankim-do-srednjim dijelovima s uskim zarezom, plazma rezanje ekonomično obrađuje deblju ploču, a abrazivno rezanje vodenim mlazom u potpunosti izbjegava zone pod utjecajem topline-za rubove koji moraju ostati potpuno austenični. Mehaničko piljenje i rezanje su mogući, ali zahtijevaju više snage nego za 304 zbog visoke čvrstoće legure i stupnja-otvrdnjavanja. Bez obzira na metodu, ključno je odlučno uklanjanje materijala u jednom prolazu: lagani, neodlučni rezovi djeluju-očvrsćujući površinu i uzrokujući trenje alata, kidanje rubova i lošu završnu obradu površine.

Savijanje i oblikovanje

310 treba formirati na sobnoj temperaturi s velikim radijusima. Praktični minimalni radijus savijanja je oko 3 puta veći od debljine materijala, veći od 1-2 puta tipičnog za 304, jer je legura otporna na deformacije i snažno se opruži, tako da se u alat mora ugraditi dopuštenje za oprugu. Ako je potrebno vruće oblikovanje, preporučeni raspon je otprilike 980-1150 C nakon čega slijedi žarenje u otopini, a oblikovanje u međutemperaturnom rasponu treba izbjegavati jer može smanjiti duktilnost i otpornost na koroziju. Ozbiljna hladna deformacija također može inducirati blagi magnetizam kroz martenzit izazvan deformacijom, koji se uklanja žarenjem u otopini.

Tehnike zavarivanja

Plinsko-lučno zavarivanje volframom, koje se naziva i argon-lučno zavarivanje, preferirana je metoda za 310 jer daje preciznu kontrolu topline i čisti metal zavara. Elektrolučno zavarivanje zaštićenim metalom i elektrolučno zavarivanje pod praškom se također koriste za teže dijelove. Odgovarajući dodatni metal kao što je ER310 specificiran je tako da sloj zavara zadrži puni sadržaj legure. Budući da se 310 work-stvrdnjava i ima nisku toplinsku vodljivost, toplina se brzo nakuplja: upotrijebite zrnca užeta, umjereni unos topline i kontroliranu međuprolaznu temperaturu te ostavite da se rad ohladi između prolaza. Za komponente koje će služiti iznad oko 425 C ili u korozivnom mediju, žarenje otopine nakon zavarivanja na otprilike 1066-1121 C uz brzo hlađenje obnavlja potpuno austenitnu strukturu, otapa sekundarne karbide i ponovno homogenizira zonu zavara.

Parametri obrade i kvaliteta površine

Oštar, kruti alat je temelj dobre 310 strojne obrade. Pozitivni nagnuti kutovi, brzine rezanja niže od onih koje se koriste za ugljični čelik i velika količina tekućine za rezanje smanjuju rad-otvrdnjavanje koje otupljuje alate i degradira površine. Tupi alati, agresivno pomicanje i nedovoljno podmazivanje uobičajeni su uzroci loše završne obrade, klepetanja i pomicanja dimenzija. Za bušenje i narezivanje navoja koristite manje brzine i često izvlačite alat kako biste očistili strugotinu i omogućili hlađenje.

FAQ

P1: Koji su alati prikladni za rezanje nehrđajućeg čelika 310?

O: Oštri-alati od brzoreznog čelika ili tvrdog metala s pozitivnim nagibom; rezni rub mora ostati oštar kako bi se minimaliziralo otvrdnjavanje i sila rezanja.

P2: Koji radijus savijanja je potreban za 310?

O: Minimalno oko 3 puta debljine materijala, s dopuštenjem za oprugu; vruće oblikovanje, kada se koristi, treba biti praćeno žarenjem u otopini.

P3: Koje se metode zavarivanja obično koriste za 310?

O: Zavarivanje s plinskim volframom (lučno zavarivanje argonom) poželjno je za kvalitetu zavara; također se koristi elektrolučno zavarivanje zaštićenim metalom i elektrolučno zavarivanje pod praškom, sve s odgovarajućim ER310 punilom.

P4: Treba li 310 toplinska obrada nakon -zavarivanja?

O: Za rad na povišenim temperaturama ili u korozivnim okruženjima, preporučuje se žarenje otopine nakon -zavarivanja na oko 1066-1121 C kako bi se smanjio stres i obnovila otpornost na koroziju i toplinu.

P5: Zašto je kvaliteta strojno obrađene površine loša?

O: Obično zbog tupih alata, neprikladnih parametara rezanja ili nedovoljnog podmazivanja; optimizacija ovih faktora vraća kvalitetu površine.

P6: Je li 310 teže obraditi od 304?

O: Da, zbog bržeg otvrdnjavanja, manje toplinske vodljivosti i veće žilavosti; potrebne su sporije brzine i krute postavke.