لحام الفولاذ المقاوم للصدأ


باستثناء بعض القيود، فإنه يمكن عمل اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة، وذلك باستخدام طرق لحام الضغط والانصهار المستخدمة في الفولاذ النقي أو قليل الشوائب.
يمكن أن يظهر تغيير على عملية اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ و لحام الفولاذ المقاوم للحرارة بناء على الخصائص المتوقعة للمعدن الأساس الذي ستتم عليه عملية اللحام مثل: التآكل والمقاومة الحرارية.
يجب أن تكون مواد اللحام المستخدمة بنفس التركيبة للمعدن الأساس أو ذات خليط أعلى في بعض التطبيقات.


باستثناء بعض القيود، فإنه يمكن عمل اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة، وذلك باستخدام طرق لحام الضغط والانصهار المستخدمة في الفولاذ النقي أو قليل الشوائب.
يمكن أن يظهر تغيير على عملية اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ و لحام الفولاذ المقاوم للحرارة بناء على الخصائص المتوقعة للمعدن الأساس الذي ستتم عليه عملية اللحام مثل: التآكل والمقاومة الحرارية.
يجب أن تكون مواد اللحام المستخدمة بنفس التركيبة للمعدن الأساس أو ذات خليط أعلى في بعض التطبيقات.

ملاحظات هامة

أسطح معدن اللحام و أسطح الفولاذ المقاوم للصدأ التي تم تثبيتها واستقرارها، لا يمكن تلميعها كثيراً.
يمكن عمل اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ التي تم تثبيتها واستقرارها إما باستخدام مواد لحام تحمل نفس التركيبة أو باستخدام مواد لحام قليلة الكربون.
يجب عمل اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ قليل الكربون باستخدام مواد لحام قليلة الكربون فقط إن أمكن.
يجب عمل اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ ذو المخلوط النيتروجيني (N) باستخدام مواد لحام عادية ذات خصائص ميكانيكية عالية بما فيه الكفاية (خالية من الخليط النيتروجيني N). يجب الحفاظ على الخلط مع المعدن الأساس بأقل قدر ممكن.
يجب عمل التمركز بتمريرات سريعة لتقليل الانفتال أو التشويه وذلك لأن التمدد الحراري عالي.
ولأن الموصلية الحرارية منخفضة، فإن ذلك يسبب تراكم زائد للحرارة عند منطقة اللحام، لهذا السبب يجب وضع حدود وقيود لمدخلات الحرارة.
للحصول على سطح معدني نظيف، يجب القيام بعملية حرارية بعد اللحام، وهكذا
يمكن الحصول على سطح خالي من الأخطاء.


الرسم التخطيطي والتوضيحي لشيفلر



أ1 - اللحام الاعتيادي المعياري للفولاذ المقاوم للصدأ الأستنيتي

يحتوي معدن اللحام على 4% إلى 12% دلتا فريت (5 -15 FN)، لهذا فهو مقاوم للتشققات الساخنة.
في لحام التجميع، في الحالات عندما يتم طلب خصائص مثل أن لا يكون مغناطيسي، ذو مقاومة عالية ضد الحت والتآكل، أو الاشباع على درجات حرارة منخفضة، عندها يجب اختيار معدن لحام أستنيتي بشكل كامل.
يجب الحفاظ على الخليط المصنوع مع معدن الأساس دون 40%، ولتجنب الانخفاض الكبير في نسبة الدلتا-فريت يجب الحفاظ على امتصاص النيتروجين منخفضاً إن أمكن خلال عملية اللحام.
يجب عدم القيام بعملية تسخين أولية مبدئية مسبقاً، ويجب أن تكون الحرارة بين التمريرات لا تزيد عن 150 درجة مئوية.
يجب عمل بدايات القوس الكهربائي داخل فوهة اللحام.
إن الدلتا-فريت مغناطيسي وواحد فاز.
يمكن تجميع الفولاذ المقاوم للصدأ الأستنيتي ذو الكروم-نيكل Cr-Ni مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأستنيتي ذو الكروم-نيكل-موليبدن Cr-Ni-Mo لكن عند أخذ مقاومة الحت والتآكل بعين الاعتبار فإنه يجب ترجيح استخدام واختيار مواد لحام لها نفس التركيبة.


أ2 - لحام الفولاذ المقاوم للصدأ كامل الأستنيتية

في معادن اللحام كاملة الأستنيتية، أثناء اللحام، يجب عدم نسيان أن هذا النوع من الفولاذ له ميول عالية للتشقق الحراري. وبالاضافة إلى ذلك، يجب الانتباه لهذه النقاط.
يتوجب أن تكون منطقة اللحام نظيفة جداً، ويجب عدم السماح وتجنب دخول المواد المسببة للتشقق الحراري مثل الكبريت إلى منطقة اللحام.
يجب تعبئة الحفر والفوهات، ويجب ازالتها بالرجم ان لزم،
يجب عمل لحام التمرير بسماكة كافية لتجنب التشققات الطولية التي يمكن أن تحصل.
يجب تجنب خلق توترات موضعية وتجنب استخدام مواد ذات قطع سميك أثناء التصميم.
يجب تجنب أحواض أو مغاطس اللحام الكبيرة ومدخلات الحرارة العالية وذلك للحفاظ على طول الحبة صغيراً وللحفاظ على توترات ما بعد اللحام أقل ما يمكن في لجام التجميع. وهذا الوضع يعني أن:

- تكون المدخلات الحرارية محدودة (10-15 كيلو جول / سم على الأكثر).
- يتم خط اللحام بشكل مستقيم أو تكون الذبذبة أو التأرجح محدود جداً.

- لا يتم عمل تسخين مبدئي أولي مسبق، تكون الحرارة بين التمريرات 130 (15) درجة مئوية على الأكثر.


F - A - لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي-الأستنيتي

يسمى هذا النوع من الفولاذ ذو الفازين الدلتا-فريت والأستنيتي باسم الفولاذ المقاوم للصدأ الدوبلكس. يمكن تجميع هذا الفولاذ من خلال لحام الصهر. يعمل التجميع باللحام لغاية حرارة 250 درجة مئوية. ينخفض الاشباع لها عن درجات حرارة ما بين 250 درجة مئوية و900 درجة مئوية وذلك بسبب تكوّن فازات متكسرة عند 475 درجة مئوية.
لتحديد نسبة الدلتا-فريت في معدن اللحام، تحتوي مواد اللحام على سبائك النيتروجين (N) بنفس النسبة مع معدن الأساس، وتكون كمية النيكل في مواد اللحام أعلى بقليل من ما هي عليه في معدن الأساس. يجب الحفاظ على نسبة النيكل في المخلوط أقل من 40% خلال عملية لحام التجميع للفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن عمل اللحام دون استخدام معدن اضافي إذا تم عمل تسخين وتطويع الرشح (الارتشاح) وتزوديها بالماء بعد ذلك.
يجب عمل اللحام دون عمل تسخين وتطويع أولي مسبق، يجب أن لاتتجاوز الحرارة خلال التمريرات 250 درجة مئوية (للفولاذ المحتوي على الكروم بنسبة 23% تقريباً) أو 150 درجة مئوية (للفولاذ المحتوي على الكروم بنسبة 25% تقريباً).
يمكن اختيار مدخلات حرارية أعلى بقليل من تلك المستخدمة للفولاذ المقاوم للصدأ الأستنيتي. يمكن عمل اللحام بمدخلات حرارة 5-25 كيلو جول / سم للفولاذ المحتوي على الكروم بنسبة 23%، ومدخلات حرارة 2-15 كيلو جول / سم للفولاذ المحتوي على الكروم بنسبة %25.
يكون الفولاذ المحتوي على الدلتا-فريق بكمية كبيرة، تميل في العادة لحصول تشققات هيدروجينية. ولهذا السبب يجب المحافظة على امتصاص الهيدروجين أقل ما يمكن أثناء عملية اللحام (يجب تجفيف الالكترودات قبل استخدامها ويجب عدم استخدام الغازات المحتوية على الهيدروجين).


F1 - لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ذو الكروم نصف الفريتي

يمكن أن تكون معادن اللحام التي لها نفس المكونات أو التركيبة الكيميائية أو المناطق التي تتأثر بالحرارة ذات بنية مارتنسيتية أو مهدأة.
يجب أن تكون الحرارة في التسخين والتطويع الأولي المسبق وخلال التمريرات ما بين 200-300 درجة مئوية.
ان التسخين والتطويع الذي يتم على درجات حرارة ما بين 700-800 درجة مئوية بعد اللحام، يعمل على تهدئة المارتنسيتات، وزيادة الاشباع من خلال تكوير جزيئات الكروم، وتزيد مقاومة التآكل ما بين الحبات.
بسبب خطر حصول تشقق بارد، يجب المحافظة على امتصاص الهيدروجين منخفضاً خلال عملية اللحام (يجب تجفيف الالكترودات قبل استخدامها ويجب عدم استخدام الغازات المحتوية على الهيدروجين).
اذا طلب أن يكون بنفس لون المعدن الأساس وبنفس خاصية التمدد الحراري، فإنه حينها يجب استخدام معدن اضافي بنفس التركيبة ولا يحتوي على النيكل.
اذا كان متوقع من معدن اللحام أن يكون ذو اشباع عالي، واذا كان من غير الممكن القيام بعملية حرارية بعد اللحام، فإنه يمكن استخدام مواد لحام أخرى مختلفة عن المعدن الأساس (مثال: فولاذ مقاوم للصدأ أستنيتي أو مخلوط النيكل-كروم Ni-Cr).


F2 - لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ذو الكروم كامل الفريتية

يميل الفولاذ المقاوم للصدأ كامل الفريتية إلى أن تكبر حبيباته في درجات الحرارة التي تزيد عن 950 درجة مئوية. ومع بنية الحبيبات الكبيرة لديه فإنه يسبب انخفاض الاشباع، ولا يمكن اعادة الاشباع لنفس المستوى ولا بأي عملية حرارية.
ولهذا السبب، يجب أن يتم اللحام بمدخلات حرارة منخفضة (تيار لحام منخفض، استخدام الكترود ذو قطر ضيق، لحام مستقيم أو قليل التأرجح).
ان الحرارة التي ينتقل عندها الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي من الليونة إلى الانكسار هي عند درجات حرارة الغرفة، وقد تم تعيينها وتحديدها من خلال اختبار الضرب بالمطرقة. لتقليل الكسر في المناطق التي تتأثر بالحرارة ولتقليل التوترات ما بعد اللحام، فإنه يجب عمل تسخين وتطويع مبدئي مسبق على درجة حرارة 200-300 درجة مئوية ويجب تطبيق هذه الحرارة خلال التمريرات.
بسبب خطر حصول تشقق بارد، يجب المحافظة على امتصاص الهيدروجين منخفضاً خلال عملية اللحام (يجب تجفيف الالكترودات قبل استخدامها ويجب عدم استخدام الغازات المحتوية على الهيدروجين).
يتم ترجيح استخدام اللحام ذو التمريرات الكثيرة عند استخدام مواد اللحام ذات الاشباع العالي وذات التركيبة الكيميائية المختلفة (الأستنيتية أو مخاليط النيكل-كروم Ni-Cr). إذا طلب أن يكون هناك تناسق في اللون مع المعدن الأساس أو أن يحتوي معدن اللحام على نيكل أقل، فإن تمريرة الغطاء تتم باستخدام مواد لحام لها نفس التركيبة مع معدن الأساس.
ان التسخين والتطويع الذي يتم على حرارة 700-800 درجة مئوية يزيد من اشباع معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بها، ويقلل من التوترات المخلّفة بعد اللحام ويعيد مقاومة الحت والتآكل ما بين الحبيبات إلى مستواه الذي كان عليه من قبل.


M - لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ذو الكروم المارتنسيتيكي

يحمل هذا الفولاذ خاصية القساوة والتصلب في الهواء ولديه قابلية محدودة للحام. وللحفاظ على القساوة والصلابة منخفضة في المنطقة التي تتأثر بالحرارة، فإنه يجب عمل تسخين وتطويع مبدئي مسبق على درجة حرارة 200-300 درجة مئوية واختيار هذه الحرارة أثناء التمريرات.
ان الفولاذ الذي يحتوي على كربون أكثر من 0.2% لا يصلح للهياكل الملحومة.
ان التهدئة التي تتم مباشرة بعد عملية اللحام على درجة حرارة 700 درجة مئوية تزيد من اشباع التجميع الذي تم باللحام، وتخفّض من التوترات المخلّفة بعد عملية اللحام.
بسبب خطر حصول تشقق بارد، يجب المحافظة على امتصاص الهيدروجين منخفضاً خلال عملية اللحام (يجب تجفيف الالكترودات قبل استخدامها ويجب عدم استخدام الغازات المحتوية على الهيدروجين).
اذا طلب أن يكون معدن اللحام بنفس لون المعدن الأساس أو أن يكون معدن اللحام خالي من النيكل، فإنه يمكن عمل تمريرة الغطاء باستخدام مواد لحام لها نفس التركيبة.
في العادة يتم استخدام مواد لحام أستنيتية لها تركيبة مختلفة حسب المواصفات الألمانية DIN 8556 للحام الفولاذ عالي الكربون، كما أنه يمكن أيضاً استخدام مواد اللحام ذات مخاليط النيكل والكروم Ni-Cr حسب المواصفة الألمانية DIN 1736.


لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الطري ذو الكروم-نيكل Cr-Ni

ان كمية الكربون المحصورة والمحددة لغاية 0.05%، تعمل على تكوين فاز مارتنسيتي ليّن في معدن الأساس الذي يحمل نفس التركيبة و في المنطقة التي تتأثر بالحرارة.
يجب عمل تسخين وتطويع على درجة حرارة 100 درجة مئوية للمواد ذات القطع السميك ويجب أن تكون الحرارة ما بين التمريرات 100-150 درجة مئوية.
بسبب خطر حصول تشقق بارد، يجب المحافظة على امتصاص الهيدروجين منخفضاً خلال عملية اللحام (يجب تجفيف الالكترودات قبل استخدامها ويجب عدم استخدام الغازات المحتوية على الهيدروجين).
ان مواد اللحام التي لها نفس تركيبة المعدن الأساس تعطي معدن لحام يحتوي على 0.04% كربون و 5% دلتا فريت.
ان التهدئة على درجة حرارة 580-620 درجة مئوية بعد عملية اللحام تزيد من الليونة.