Kemampuan las bahan logam mengacu pada kemampuan bahan logam untuk memperoleh sambungan las yang sangat baik dengan menggunakan proses pengelasan tertentu, termasuk metode pengelasan, bahan las, spesifikasi pengelasan dan bentuk struktur pengelasan.Jika suatu logam dapat memperoleh sambungan las yang sangat baik dengan menggunakan proses pengelasan yang lebih umum dan sederhana, maka logam tersebut dianggap memiliki kinerja pengelasan yang baik.Kemampuan las bahan logam secara umum dibagi menjadi dua aspek: kemampuan las proses dan kemampuan las aplikasi.
Kemampuan las proses: mengacu pada kemampuan untuk mendapatkan sambungan las yang sangat baik dan bebas cacat dalam kondisi proses pengelasan tertentu.Ini bukan merupakan sifat bawaan logam, namun dievaluasi berdasarkan metode pengelasan tertentu dan ukuran proses spesifik yang digunakan.Oleh karena itu, proses kemampuan las bahan logam erat kaitannya dengan proses pengelasan.
Kemampuan las layanan: mengacu pada sejauh mana sambungan las atau seluruh struktur memenuhi kinerja layanan yang ditentukan oleh kondisi teknis produk.Kinerjanya tergantung pada kondisi kerja struktur yang dilas dan persyaratan teknis yang diajukan dalam desain.Biasanya mencakup sifat mekanik, ketahanan ketangguhan suhu rendah, ketahanan patah getas, mulur suhu tinggi, sifat lelah, kekuatan tahan lama, ketahanan korosi dan ketahanan aus, dll. Misalnya, baja tahan karat S30403 dan S31603 yang umum digunakan memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, dan 16MnDR dan baja suhu rendah 09MnNiDR juga memiliki ketahanan ketangguhan suhu rendah yang baik.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja pengelasan bahan logam
1.Faktor material
Bahannya meliputi logam dasar dan bahan las.Dalam kondisi pengelasan yang sama, faktor utama yang menentukan kemampuan las logam dasar adalah sifat fisik dan komposisi kimianya.
Dari segi sifat fisik: faktor-faktor seperti titik leleh, konduktivitas termal, koefisien muai panjang, massa jenis, kapasitas panas, dan faktor logam lainnya semuanya berdampak pada proses seperti siklus termal, peleburan, kristalisasi, perubahan fasa, dll. , sehingga mempengaruhi kemampuan las.Bahan dengan konduktivitas termal rendah seperti baja tahan karat memiliki gradien suhu yang besar, tegangan sisa yang tinggi, dan deformasi yang besar selama pengelasan.Selain itu, karena waktu tinggal yang lama pada suhu tinggi, butiran di zona yang terkena panas akan tumbuh, sehingga mengganggu kinerja sambungan.Baja tahan karat austenitik memiliki koefisien ekspansi linier yang besar serta deformasi dan tegangan sambungan yang parah.
Dilihat dari komposisi kimianya, unsur yang paling berpengaruh adalah karbon, artinya kandungan karbon suatu logam menentukan kemampuan lasnya.Sebagian besar elemen paduan lain dalam baja tidak kondusif untuk pengelasan, namun dampaknya umumnya jauh lebih kecil dibandingkan karbon.Dengan meningkatnya kandungan karbon dalam baja, kecenderungan pengerasan meningkat, plastisitas menurun, dan rentan terjadi retakan las.Biasanya sensitivitas material logam terhadap retakan selama pengelasan dan perubahan sifat mekanik area sambungan las digunakan sebagai indikator utama untuk mengevaluasi kemampuan las material.Oleh karena itu, semakin tinggi kandungan karbonnya, semakin buruk kemampuan lasnya.Baja karbon rendah dan baja paduan rendah dengan kandungan karbon kurang dari 0,25% memiliki plastisitas dan ketangguhan impak yang sangat baik, serta plastisitas dan ketangguhan impak sambungan las setelah pengelasan juga sangat baik.Perlakuan panas pemanasan awal dan pasca pengelasan tidak diperlukan selama pengelasan, dan proses pengelasan mudah dikendalikan, sehingga memiliki kemampuan las yang baik.
Selain itu, kondisi peleburan dan penggulungan, kondisi perlakuan panas, kondisi organisasi, dll. Baja semuanya mempengaruhi kemampuan las pada tingkat yang berbeda-beda.Kemampuan las baja dapat ditingkatkan dengan pemurnian atau pemurnian butiran dan proses penggulungan yang terkontrol.
Bahan las secara langsung berpartisipasi dalam serangkaian reaksi kimia metalurgi selama proses pengelasan, yang menentukan komposisi, struktur, sifat, dan pembentukan cacat logam las.Jika bahan las dipilih secara tidak tepat dan tidak sesuai dengan logam dasar, sambungan yang memenuhi persyaratan penggunaan tidak hanya tidak akan diperoleh, tetapi cacat seperti retakan dan perubahan sifat struktural juga akan terjadi.Oleh karena itu, pemilihan bahan las yang tepat merupakan faktor penting dalam memastikan sambungan las berkualitas tinggi.
2. Faktor proses
Faktor proses meliputi metode pengelasan, parameter proses pengelasan, urutan pengelasan, pemanasan awal, perlakuan panas pasca pemanasan dan pasca pengelasan, dll. Metode pengelasan mempunyai pengaruh yang besar terhadap kemampuan las, terutama dalam dua aspek: karakteristik sumber panas dan kondisi perlindungan.
Metode pengelasan yang berbeda memiliki sumber panas yang sangat berbeda dalam hal daya, kepadatan energi, suhu pemanasan maksimum, dll. Logam yang dilas dengan sumber panas berbeda akan menunjukkan sifat pengelasan yang berbeda.Misalnya, kekuatan pengelasan elektroslag sangat tinggi, namun kepadatan energinya sangat rendah, dan suhu pemanasan maksimumnya tidak tinggi.Pemanasan lambat selama pengelasan, dan waktu tinggal suhu tinggi yang lama, mengakibatkan butiran kasar di zona yang terkena panas dan penurunan ketangguhan benturan secara signifikan, yang harus dinormalisasi.Meningkatkan.Sebaliknya, pengelasan berkas elektron, pengelasan laser, dan metode lainnya memiliki daya rendah, namun kepadatan energi tinggi dan pemanasan cepat.Waktu tinggal pada suhu tinggi singkat, zona yang terkena panas sangat sempit, dan tidak ada bahaya pertumbuhan biji-bijian.
Menyesuaikan parameter proses pengelasan dan mengadopsi langkah-langkah proses lainnya seperti pemanasan awal, pemanasan pasca, pengelasan multi-lapisan dan pengendalian suhu antar lapisan dapat menyesuaikan dan mengontrol siklus termal pengelasan, sehingga mengubah kemampuan las logam.Jika tindakan seperti pemanasan awal sebelum pengelasan atau perlakuan panas setelah pengelasan dilakukan, sangat mungkin untuk mendapatkan sambungan las tanpa cacat retak yang memenuhi persyaratan kinerja.
3. Faktor struktural
Hal ini terutama mengacu pada bentuk desain struktur las dan sambungan las, seperti pengaruh faktor-faktor seperti bentuk struktural, ukuran, ketebalan, bentuk alur sambungan, tata letak las, dan bentuk penampang terhadap kemampuan las.Pengaruhnya terutama tercermin dalam perpindahan panas dan keadaan gaya.Ketebalan pelat yang berbeda, bentuk sambungan atau bentuk alur yang berbeda memiliki arah dan laju kecepatan perpindahan panas yang berbeda, yang akan mempengaruhi arah kristalisasi dan pertumbuhan butiran kolam cair.Sakelar struktural, ketebalan pelat, dan susunan las menentukan kekakuan dan kekangan sambungan, yang memengaruhi keadaan tegangan sambungan.Morfologi kristal yang buruk, konsentrasi tegangan yang parah, dan tegangan pengelasan yang berlebihan merupakan kondisi dasar terbentuknya retakan las.Dalam desain, mengurangi kekakuan sambungan, mengurangi las silang, dan mengurangi berbagai faktor penyebab konsentrasi tegangan merupakan langkah penting untuk meningkatkan kemampuan las.
4. Ketentuan penggunaan
Ini mengacu pada suhu pengoperasian, kondisi beban, dan media kerja selama masa servis struktur yang dilas.Lingkungan kerja dan kondisi pengoperasian ini memerlukan struktur yang dilas untuk memiliki kinerja yang sesuai.Misalnya, struktur las yang bekerja pada suhu rendah harus memiliki ketahanan terhadap patah getas;struktur yang bekerja pada suhu tinggi harus memiliki ketahanan mulur;struktur yang bekerja di bawah beban bolak-balik harus memiliki ketahanan lelah yang baik;struktur yang bekerja dalam media asam, alkali atau garam. Wadah yang dilas harus memiliki ketahanan terhadap korosi yang tinggi dan sebagainya.Singkatnya, semakin parah kondisi penggunaan, semakin tinggi persyaratan kualitas sambungan las, dan semakin sulit untuk memastikan kemampuan las material.
Indeks identifikasi dan evaluasi kemampuan las bahan logam
Selama proses pengelasan, produk mengalami proses termal pengelasan, reaksi metalurgi, serta tegangan dan deformasi pengelasan, yang mengakibatkan perubahan komposisi kimia, struktur metalografi, ukuran dan bentuk, sehingga kinerja sambungan las seringkali berbeda dengan kinerja sambungan las. bahan dasar, bahkan terkadang tidak dapat memenuhi persyaratan penggunaan.Untuk banyak logam reaktif atau tahan api, metode pengelasan khusus seperti pengelasan berkas elektron atau pengelasan laser harus digunakan untuk mendapatkan sambungan berkualitas tinggi.Semakin sedikit kondisi peralatan dan semakin sedikit kesulitan yang diperlukan untuk membuat sambungan las yang baik dari suatu material, semakin baik kemampuan las material tersebut;sebaliknya, jika metode pengelasan yang rumit dan mahal, bahan pengelasan khusus dan tindakan proses diperlukan, maka kemampuan las bahan tersebut buruk.
Saat membuat produk, kemampuan las bahan yang digunakan harus dievaluasi terlebih dahulu untuk menentukan apakah bahan struktural, bahan las, dan metode pengelasan yang dipilih sudah sesuai.Ada banyak metode untuk mengevaluasi kemampuan las suatu material.Setiap metode hanya dapat menjelaskan aspek tertentu dari kemampuan las.Oleh karena itu, pengujian diperlukan untuk sepenuhnya menentukan kemampuan las.Metode pengujian dapat dibagi menjadi tipe simulasi dan tipe eksperimental.Yang pertama mensimulasikan karakteristik pemanasan dan pendinginan pengelasan;pengujian terakhir sesuai dengan kondisi pengelasan sebenarnya.Kandungan pengujian terutama untuk mendeteksi komposisi kimia, struktur metalografi, sifat mekanik, dan ada tidaknya cacat pengelasan pada logam dasar dan logam las, serta untuk mengetahui kinerja suhu rendah, kinerja suhu tinggi, ketahanan korosi, dan ketahanan retak pada sambungan las.
Karakteristik pengelasan bahan logam yang umum digunakan
1. Pengelasan baja karbon
(1) Pengelasan baja karbon rendah
Baja karbon rendah memiliki kandungan karbon rendah, kandungan mangan dan silikon rendah.Dalam keadaan normal, hal ini tidak akan menyebabkan pengerasan struktural yang serius atau struktur pendinginan akibat pengelasan.Baja jenis ini memiliki plastisitas dan ketangguhan benturan yang sangat baik, serta plastisitas dan ketangguhan sambungan lasnya juga sangat baik.Pemanasan awal dan pasca pemanasan umumnya tidak diperlukan selama pengelasan, dan tidak diperlukan tindakan proses khusus untuk mendapatkan sambungan las dengan kualitas yang memuaskan.Oleh karena itu, baja karbon rendah memiliki kinerja pengelasan yang sangat baik dan merupakan baja dengan kinerja pengelasan terbaik di antara semua baja..
(2) Pengelasan baja karbon sedang
Baja karbon sedang memiliki kandungan karbon lebih tinggi dan kemampuan lasnya lebih buruk dibandingkan baja karbon rendah.Ketika CE mendekati batas bawah (0,25%), kemampuan lasnya bagus.Dengan meningkatnya kandungan karbon, kecenderungan pengerasan meningkat, dan struktur martensit dengan plastisitas rendah mudah terbentuk di zona yang terkena dampak panas.Ketika pengelasan relatif kaku atau bahan pengelasan dan parameter proses tidak dipilih dengan benar, kemungkinan besar akan terjadi retakan dingin.Saat mengelas lapisan pertama pengelasan multi-layer, karena sebagian besar logam dasar menyatu ke dalam lasan, kandungan karbon, sulfur dan fosfor meningkat, sehingga mudah menghasilkan retakan panas.Selain itu, sensitivitas stomata juga meningkat bila kandungan karbon tinggi.
(3) Pengelasan baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi dengan CE lebih besar dari 0,6% memiliki kemampuan pengerasan yang tinggi dan rentan menghasilkan martensit karbon tinggi yang keras dan rapuh.Retakan rawan terjadi pada daerah las dan daerah yang terkena panas, sehingga menyulitkan pengelasan.Oleh karena itu, baja jenis ini umumnya tidak digunakan untuk membuat struktur yang dilas, tetapi digunakan untuk membuat komponen atau bagian yang memiliki kekerasan atau ketahanan aus yang tinggi.Sebagian besar pengelasan mereka adalah untuk memperbaiki bagian yang rusak.Bagian dan komponen ini harus dianil sebelum perbaikan pengelasan untuk mengurangi retakan pengelasan, dan kemudian diberi perlakuan panas lagi setelah pengelasan.
2. Pengelasan baja paduan rendah berkekuatan tinggi
Kandungan karbon baja paduan rendah berkekuatan tinggi umumnya tidak melebihi 0,20%, dan total elemen paduan umumnya tidak melebihi 5%.Justru karena baja paduan rendah berkekuatan tinggi mengandung sejumlah elemen paduan sehingga kinerja pengelasannya agak berbeda dengan baja karbon.Karakteristik pengelasannya adalah sebagai berikut:
(1) Retakan las pada sambungan las
Baja paduan rendah retak dingin berkekuatan tinggi mengandung unsur C, Mn, V, Nb dan unsur lain yang memperkuat baja, sehingga mudah dikeraskan pada saat pengelasan.Struktur yang mengeras ini sangat sensitif.Oleh karena itu, ketika kekakuannya besar atau tegangan penahannya tinggi, proses pengelasan yang tidak tepat dapat dengan mudah menyebabkan retakan dingin.Selain itu, retakan jenis ini memiliki penundaan tertentu dan sangat berbahaya.
Retak reheat (SR) Retak reheat adalah retakan intergranular yang terjadi pada area berbutir kasar dekat garis fusi selama perlakuan panas pelepas tegangan pasca pengelasan atau operasi suhu tinggi jangka panjang.Hal ini secara umum diyakini terjadi karena suhu pengelasan yang tinggi menyebabkan V, Nb, Cr, Mo dan karbida lain di dekat HAZ menjadi padat terlarut dalam austenit.Mereka tidak punya waktu untuk mengendap selama pendinginan setelah pengelasan, tetapi menyebar dan mengendap selama PWHT, sehingga memperkuat struktur kristal.Di dalam, deformasi mulur selama relaksasi tegangan terkonsentrasi pada batas butir.
Sambungan las baja paduan rendah berkekuatan tinggi umumnya tidak rentan terhadap retakan panas ulang, seperti 16MnR, 15MnVR, dll. Namun, untuk baja paduan rendah berkekuatan tinggi seri Mn-Mo-Nb dan Mn-Mo-V, seperti 07MnCrMoVR, karena Nb, V, dan Mo merupakan elemen yang memiliki sensitivitas kuat terhadap retak panas ulang, maka baja jenis ini perlu diberi perlakuan selama perlakuan panas pasca pengelasan.Perhatian harus diberikan untuk menghindari area suhu sensitif dari retakan pemanasan ulang untuk mencegah terjadinya retakan pemanasan ulang.
(2) Penggetasan dan pelunakan sambungan las
Penggetasan akibat penuaan regangan Sambungan las perlu menjalani berbagai proses dingin (penggeseran kosong, penggulungan barel, dll.) sebelum pengelasan.Baja akan menghasilkan deformasi plastis.Jika area tersebut dipanaskan lebih lanjut hingga 200 hingga 450°C, penuaan regangan akan terjadi..Penggetasan akibat penuaan regangan akan mengurangi plastisitas baja dan meningkatkan suhu transisi getas, yang mengakibatkan patah getas pada peralatan.Perlakuan panas pasca pengelasan dapat menghilangkan penuaan regangan pada struktur yang dilas dan mengembalikan ketangguhan.
Penggetasan las dan zona yang terkena dampak panas Pengelasan adalah proses pemanasan dan pendinginan yang tidak merata, sehingga menghasilkan struktur yang tidak rata.Temperatur transisi getas pada las (WM) dan zona yang terpengaruh panas (HAZ) lebih tinggi dibandingkan dengan logam dasar dan merupakan titik lemah pada sambungan.Energi garis pengelasan memiliki dampak penting pada sifat baja WM dan HAZ paduan rendah berkekuatan tinggi.Baja paduan rendah berkekuatan tinggi mudah dikeraskan.Jika energi saluran terlalu kecil, martensit akan muncul di HAZ dan menyebabkan retakan.Jika energi saluran terlalu besar, butiran WM dan HAZ akan menjadi kasar.Akan menyebabkan sendi menjadi rapuh.Dibandingkan dengan baja canai panas dan baja normalisasi, baja yang dipadamkan dan ditempa dengan karbon rendah memiliki kecenderungan yang lebih serius terhadap penggetasan HAZ yang disebabkan oleh energi linier yang berlebihan.Oleh karena itu, saat mengelas, energi garis harus dibatasi pada kisaran tertentu.
Pelunakan zona sambungan las yang terkena panas Karena aksi panas pengelasan, bagian luar zona yang terkena panas (HAZ) dari baja rendah karbon yang dipadamkan dan ditempa dipanaskan di atas suhu temper, terutama area dekat Ac1, yang akan menghasilkan zona pelunakan dengan kekuatan berkurang.Pelunakan struktur pada zona HAZ meningkat seiring dengan peningkatan energi garis las dan suhu pemanasan awal, namun secara umum kekuatan tarik pada zona lunak masih lebih tinggi dari batas bawah nilai standar logam dasar, sehingga zona terkena panas baja jenis ini melunak Selama pengerjaannya benar, masalah tersebut tidak akan mempengaruhi kinerja sambungan.
3. Pengelasan baja tahan karat
Baja tahan karat dapat dibagi menjadi empat kategori menurut struktur bajanya yang berbeda, yaitu baja tahan karat austenitik, baja tahan karat feritik, baja tahan karat martensit, dan baja tahan karat dupleks austenitik-feritik.Berikut ini terutama menganalisis karakteristik pengelasan baja tahan karat austenitik dan baja tahan karat dua arah.
(1) Pengelasan baja tahan karat austenitik
Baja tahan karat austenitik lebih mudah dilas dibandingkan baja tahan karat lainnya.Tidak akan ada transformasi fasa pada suhu berapa pun dan tidak sensitif terhadap penggetasan hidrogen.Sambungan baja tahan karat austenitik juga memiliki plastisitas dan ketangguhan yang baik dalam keadaan dilas.Masalah utama pengelasan adalah: pengelasan retak panas, penggetasan, korosi antar butir dan korosi tegangan, dll. Selain itu, karena konduktivitas termal yang buruk dan koefisien ekspansi linier yang besar, tegangan dan deformasi pengelasan menjadi besar.Saat mengelas, masukan panas pengelasan harus sekecil mungkin, tidak boleh ada pemanasan awal, dan suhu antar lapisan harus dikurangi.Suhu antar lapisan harus dikontrol di bawah 60°C, dan sambungan las harus diatur secara terhuyung-huyung.Untuk mengurangi masukan panas, kecepatan pengelasan tidak boleh ditingkatkan secara berlebihan, namun arus pengelasan harus dikurangi secara tepat.
(2) Pengelasan baja tahan karat dua arah austenitik-feritik
Baja tahan karat dupleks austenitik-feritik adalah baja tahan karat dupleks yang terdiri dari dua fase: austenit dan ferit.Ini menggabungkan keunggulan baja austenitik dan baja feritik, sehingga memiliki karakteristik kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang baik dan pengelasan yang mudah.Saat ini, ada tiga jenis utama baja tahan karat dupleks: Cr18, Cr21, dan Cr25.Ciri-ciri utama pengelasan baja jenis ini adalah: kecenderungan termal yang lebih rendah dibandingkan dengan baja tahan karat austenitik;kecenderungan penggetasan yang lebih rendah setelah pengelasan dibandingkan dengan baja tahan karat feritik murni, dan tingkat kekasaran ferit di zona yang terkena panas pengelasan juga lebih rendah, sehingga kemampuan lasnya lebih baik.
Karena baja jenis ini memiliki sifat pengelasan yang baik, pemanasan awal dan pasca pemanasan tidak diperlukan selama pengelasan.Pelat tipis harus dilas dengan TIG, dan pelat sedang dan tebal dapat dilas dengan pengelasan busur.Saat mengelas dengan las busur, sebaiknya digunakan batang las khusus dengan komposisi serupa dengan logam dasar atau batang las austenitik dengan kandungan karbon rendah.Elektroda paduan berbahan dasar nikel juga dapat digunakan untuk baja fase ganda tipe Cr25.
Baja fase ganda memiliki proporsi ferit yang lebih besar, dan kecenderungan penggetasan yang melekat pada baja feritik, seperti kerapuhan pada 475°C, penggetasan presipitasi fase σ dan butiran kasar, masih ada, hanya karena adanya austenit.Beberapa kelegaan dapat diperoleh melalui efek penyeimbangan, namun Anda tetap perlu memperhatikan saat mengelas.Saat mengelas baja tahan karat dupleks bebas Ni atau Ni rendah, terdapat kecenderungan ferit fase tunggal dan butiran menjadi kasar di zona yang terpengaruh panas.Pada saat ini, perhatian harus diberikan pada pengendalian masukan panas pengelasan, dan coba gunakan arus kecil, kecepatan pengelasan tinggi, dan pengelasan saluran sempit.Dan pengelasan multi-pass untuk mencegah pengerasan butiran dan feritisasi fase tunggal di zona yang terkena dampak panas.Suhu antar lapisan tidak boleh terlalu tinggi.Yang terbaik adalah mengelas lintasan berikutnya setelah pendinginan.
Waktu posting: 11 Sep-2023