आप कठोर स्टील को वेल्ड क्यों नहीं कर सकते?

कठोर स्टील - अपनी उच्च ताकत और कठोरता के कारण गर्मी उपचार (जैसे, शमन और टेम्परिंग) के लिए जाना जाता है - वेल्डिंग में महत्वपूर्ण चुनौतियां प्रस्तुत करता है। हालांकि यह वेल्ड करना असंभव नहीं है, सामग्री को नुकसान पहुंचाए बिना या कमजोर, अस्थिर जोड़ों का निर्माण किए बिना ऐसा करना बेहद मुश्किल है। मुख्य मुद्दा यह है कि वेल्डिंग से गर्मी स्टील के माइक्रोस्ट्रक्चर के साथ कैसे बातचीत करती है, जिससे समस्याओं का एक झरना होता है। यहाँ एक विस्तृत ब्रेकडाउन है:
1। क्या कठोर स्टील "कठोर" बनाता है?
सबसे पहले, यह समझना महत्वपूर्ण है कि कठोर स्टील अलग तरह से क्यों व्यवहार करता है। कठोर स्टील एक गर्मी उपचार प्रक्रिया के माध्यम से अपने गुणों को प्राप्त करता है:
• शमन: उच्च तापमान (जैसे, 800-900 डिग्री) को एक समान "ऑस्टेनाइट" माइक्रोस्ट्रक्चर बनाने के लिए स्टील को हीटिंग करना, फिर कार्बन परमाणुओं को फंसाने के लिए इसे (पानी या तेल में) तेजी से ठंडा करना, एक कठिन, भंगुर चरण का निर्माण करना।
• यह मार्टेनसिटिक संरचना कठोर स्टील को अपनी उच्च कठोरता (अक्सर 50+ एचआरसी) देती है, लेकिन यह भी गर्मी के प्रति भंगुर और संवेदनशील बनाती है।
2। प्रमुख कारण वेल्डिंग कठोर स्टील समस्याग्रस्त है
वेल्डिंग में पिघलना और फिर से - एकजुट हो जाता है, जो कि चरम तापमान में परिवर्तन के लिए कठोर स्टील को सख्त करता है। ये परिवर्तन इसके माइक्रोस्ट्रक्चर को बाधित करते हैं और अपरिहार्य मुद्दे बनाते हैं:
एक। रैपिड कूलिंग अधिक मार्टेंसाइट - और क्रैकिंग का कारण बनता है
जब वेल्ड पूल ठंडा हो जाता है, तो गर्मी - प्रभावित क्षेत्र (HAZ) - वेल्ड के आसपास का क्षेत्र जो पिघल नहीं जाता है, लेकिन गर्म होता है - कठोर तापमान शिफ्ट से गुजरता है:
• HAZ को स्टील के "महत्वपूर्ण तापमान" (लगभग 723 डिग्री) के ऊपर गर्म किया जाता है, अपने मौजूदा मार्टेंसाइट को वापस ऑस्टेनाइट में बदल देता है।
• जैसा कि वेल्ड ठंडा होता है, यह ऑस्टेनाइट मूल सख्त प्रक्रिया (वेल्ड के स्थानीयकृत, तीव्र गर्मी के कारण) के दौरान मार्टेंसाइट को भी तेजी से करता है।
• नए मार्टेंसाइट का यह तेजी से गठन अत्यधिक आंतरिक तनाव का कारण बनता है क्योंकि मार्टेंसाइट ऑस्टेनाइट की तुलना में सघनता है, जिससे ठंड खुर के लिए अग्रणी होता है (जिसे "हाइड्रोजन - प्रेरित क्रैकिंग" भी कहा जाता है)।
बी। हाइड्रोजन उत्सर्जन क्रैकिंग बिगड़ता है
वेल्डिंग स्टील में हाइड्रोजन का परिचय देता है, अक्सर हवा में नमी, प्रवाह, या दूषित सतहों से। कठोर स्टील की मार्टेनसिटिक संरचना इस हाइड्रोजन को फंसा देती है, जो:
• तनाव का विरोध करने के लिए धातु की क्षमता को कमजोर करता है।
• वेल्डिंग के बाद कभी -कभी घंटों या दिनों के बाद दरारें ट्रिगर करने के लिए मार्टेंसाइट गठन से आंतरिक तनाव के साथ जोड़ती है।
सी। खतरे में कठोरता का नुकसान
जबकि नए मार्टेंसाइट से खतरे के कुछ हिस्से कठिन (और अधिक भंगुर) हो जाते हैं, अन्य क्षेत्रों को तापमान तक गर्म किया जाता है जो मौजूदा मार्टेंसाइट को "गुस्सा" करता है:
• टेम्परिंग उन क्षेत्रों में कठोरता को कम करते हुए, मार्टेंसाइट को नरम कर देता है।
• यह हज में एक "नरम स्थान" बनाता है, जो स्टील की इच्छित शक्ति को कम करता है और प्रतिरोध पहनता है।
डी। भंगुरता फ्रैक्चर जोखिम को बढ़ाती है
कठोर स्टील पहले से ही अपनी मार्टेनसिटिक संरचना के कारण भंगुर है। वेल्डिंग इसे बढ़ाता है:
• नए मार्टेंसाइट या कार्बाइड गठन से खतरा और भी अधिक भंगुर हो जाता है (यदि स्टील उच्च - कार्बन) है।
• नमनीय धातुओं के विपरीत, जो तनाव में झुकते हैं, यह भंगुर क्षेत्र अचानक लोड के नीचे फ्रैक्चर कर सकता है, जिससे भयावह विफलता हो सकती है।
3। क्या कठोर स्टील को वेल्ड करने का कोई तरीका है?
जबकि वेल्डिंग हार्डेड स्टील असंभव नहीं है, इसे नुकसान - को कम करने के लिए विशेष तकनीकों की आवश्यकता होती है और फिर भी, परिणाम शायद ही कभी सही होते हैं। सामान्य वर्कअराउंड में शामिल हैं:
• स्टील को प्रीहीट करें: वेल्डिंग से पहले पूरे हिस्से को 200-300 डिग्री तक गर्म करना, कूलिंग को धीमा कर देता है, मार्टेंसाइट गठन और तनाव को कम करता है। यह महत्वपूर्ण है लेकिन जोखिम को समाप्त नहीं करता है।
• कम - हाइड्रोजन वेल्डिंग विधियों का उपयोग करें: हाइड्रोजन अवशोषण को कम करने के लिए, अक्रिय गैस परिरक्षण, या कम - हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के साथ TIG (गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग) जैसी प्रक्रियाएं चुनें।
• पोस्ट - वेल्ड हीट ट्रीटमेंट (PWHT): वेल्डिंग के बाद, स्टील को 200-300 डिग्री तक गर्म करके और धीरे -धीरे ठंडा करके। यह तनाव से राहत देता है और अतिरिक्त मार्टेंसाइट को नरम करता है, हालांकि यह स्टील की समग्र कठोरता को भी कम करता है।
• पूरी तरह से वेल्डिंग से बचें: कई मामलों में, एनीलड (सॉफ्ट) स्टील से भाग को मशीन करना बेहतर है, इसे पहले वेल्ड करें, फिर इसे बाद में सख्त करें। यह कठोर संरचना को नुकसान पहुंचाने से बचता है।
4। वेल्डिंग कठोर स्टील से बचने के लिए अक्सर बेहतर क्यों होता है
यहां तक ​​कि सावधानियों के साथ, वेल्डिंग कठोर स्टील शायद ही कभी अपने मूल गुणों के लिए सामग्री को पुनर्स्थापित करता है:
• दरारें अभी भी बन सकती हैं, विशेष रूप से उच्च - टूलिंग या संरचनात्मक भागों जैसे तनाव अनुप्रयोगों में।
• खतरे में हमेशा असंगत कठोरता होगी, घटक को कमजोर करना।
• प्रीहीटिंग, विशेष उपकरण, और पोस्ट - वेल्ड उपचार का समय और लागत अक्सर लाभों से आगे निकल जाती है।
निष्कर्ष
कठोर स्टील को सफलतापूर्वक वेल्ड करना बेहद मुश्किल है क्योंकि वेल्डिंग अपने मार्टेंसिटिक माइक्रोस्ट्रक्चर को बाधित करता है, आंतरिक तनाव बनाता है, हाइड्रोजन का परिचय देता है, और कठोरता के दरार या हानि का कारण बनता है। सीमित, विशेष तकनीकें जोखिमों को कम कर सकती हैं, वे शायद ही कभी मूल स्टील के रूप में विश्वसनीय के रूप में एक संयुक्त का उत्पादन करते हैं। इस कारण से, वेल्डिंग कठोर स्टील को आमतौर पर अनुशंसित नहीं किया जाता है जब तक कि पूरी तरह से आवश्यक - और फिर भी, इसके लिए विशेषज्ञ कौशल और सावधानीपूर्वक योजना की आवश्यकता होती है। ज्यादातर मामलों में, सख्त होने से पहले वेल्डिंग (जब स्टील अभी भी नरम है) अधिक सुरक्षित विकल्प है।