Perkenalan
Dalam pembuatan peralatan kimia dan perminyakan, untuk menghemat nikel yang mahal, baja sering kali dilas ke nikel dan paduan logam.
Masalah utama pengelasan
Saat pengelasan, komponen utama dalam lasan adalah besi dan nikel, yang mampu saling larut tanpa batas dan tidak membentuk senyawa intermetalik. Secara umum, kandungan nikel dalam lasan relatif tinggi, sehingga di zona fusi sambungan las, tidak terbentuk lapisan difusi. Masalah utama dalam pengelasan adalah kecenderungan untuk menghasilkan porositas dan retakan panas pada lasan.
1. Porositas
Dalam pengelasan baja dan nikel serta paduannya, faktor utama yang mempengaruhi pembentukan porositas pada lasan adalah oksigen, nikel, dan unsur paduan lainnya.
① Pengaruh oksigen. Dalam pengelasan, logam cair dapat melarutkan lebih banyak oksigen, dan oksigen pada suhu tinggi dan oksidasi nikel, pembentukan NiO. NiO dapat bereaksi dengan hidrogen dan karbon dalam logam cair untuk menghasilkan uap air dan karbon monoksida dalam kolam lelehan yang membeku. Jika terlambat menguap, residu dalam lasan akan membentuk porositas. Dalam pengelasan busur terendam nikel murni dan Q235-A pada besi dan nikel, jika kandungan nitrogen dan hidrogen tidak banyak berubah, semakin tinggi kandungan oksigen dalam lasan, semakin tinggi jumlah pori-pori dalam lasan.
② Pengaruh nikel. Pada lasan besi-nikel, kelarutan oksigen dalam besi dan nikel berbeda, kelarutan oksigen dalam nikel cair lebih besar daripada dalam besi cair, sedangkan kelarutan oksigen dalam nikel padat lebih kecil daripada dalam besi padat. Oleh karena itu, perubahan mendadak kelarutan oksigen dalam kristalisasi nikel lebih menonjol daripada perubahan mendadak kelarutan oksigen dalam kristalisasi besi. Karena itu, kecenderungan porositas pada lasan ketika kandungan Ni 15%~30% kecil, dan ketika kandungan Ni besar, kecenderungan porositas meningkat lebih lanjut hingga 60%~90%, dan jumlah baja yang terlarut pasti berkurang, sehingga menyebabkan kecenderungan pembentukan porositas menjadi lebih besar.
③ Pengaruh unsur paduan lainnya. Ketika lasan besi-nikel mengandung mangan, kromium, molibdenum, aluminium, titanium, dan unsur paduan lainnya, atau sesuai dengan paduan tersebut, dapat meningkatkan anti-porositas lasan. Hal ini disebabkan oleh mangan, titanium, dan aluminium, dll., yang berperan sebagai penghilang oksigen, sedangkan kromium dan molibdenum meningkatkan kelarutan lasan dalam logam padat. Oleh karena itu, lasan nikel dan baja tahan karat 1Cr18Ni9Ti memiliki anti-porositas yang lebih baik daripada lasan nikel dan baja Q235-A. Aluminium dan titanium juga dapat mengikat nitrogen dalam senyawa yang stabil, yang juga dapat meningkatkan anti-porositas lasan.
2. Keretakan termal
Pada pengelasan baja dan nikel serta paduannya, penyebab utama retak termal adalah tingginya kandungan nikel pada lasan dengan struktur dendritik. Di tepi butiran kasar, terkonsentrasi sejumlah kristal pendamping dengan titik leleh rendah, sehingga melemahkan ikatan antar butiran dan mengurangi ketahanan retak logam las. Selain itu, kandungan nikel yang terlalu tinggi pada logam las juga berdampak signifikan terhadap terjadinya retak termal. Pada pengelasan besi-nikel, oksigen, sulfur, fosfor, dan pengotor lainnya juga memiliki pengaruh besar terhadap kecenderungan retak termal pada lasan.
Saat menggunakan fluks bebas oksigen, karena pengurangan kualitas oksigen, sulfur, fosfor, dan pengotor berbahaya lainnya dalam lasan, terutama penurunan kandungan oksigen, sehingga jumlah keretakan sangat berkurang. Karena kristalisasi kolam lebur, oksigen dan nikel dapat membentuk eutektik Ni + NiO, suhu eutektik 1438 ℃, dan oksigen juga dapat memperkuat efek berbahaya sulfur. Jadi, ketika kandungan oksigen dalam lasan tinggi, kecenderungan keretakan termal lebih besar.
Mn, Cr, Mo, Ti, Nb, dan unsur paduan lainnya dapat meningkatkan ketahanan retak pada logam las. Mn, Cr, Mo, Ti, Nb merupakan agen metamorfosis, dapat memperhalus struktur las, dan dapat mengganggu arah kristalisasinya. Al dan Ti juga merupakan agen deoksidasi yang kuat, dapat mengurangi jumlah oksigen dalam lasan. Mn dapat membentuk senyawa tahan api dengan S, MnS, yang mengurangi efek berbahaya dari sulfur.
Sifat mekanik sambungan las
Sifat mekanik sambungan las besi-nikel berkaitan dengan material logam pengisi dan parameter pengelasan. Saat mengelas nikel murni dan baja karbon rendah, ketika kadar Ni dalam lasan kurang dari 30%, di bawah pendinginan cepat lasan, struktur martensit akan muncul di dalam lasan, menyebabkan plastisitas dan ketangguhan sambungan menurun tajam. Oleh karena itu, untuk mendapatkan plastisitas dan ketangguhan sambungan yang lebih baik, kadar Ni dalam lasan besi-nikel harus lebih besar dari 30%.
Waktu posting: 10 Maret 2025