att svetsa i höghållfast stål – lätt men inte simpel€¦ · referens: welding handbook. ssab...

Att svetsa i höghållfast stål – lätt men inte simpelt

Eva-Lena Bergquist ESAB AB

Eva-Lena Bergquist 20170113

Höghållfasta stål - applikationer

Att höja ett ståls hållfasthet


Legering



Legering

Verktygsstål Seghärdningsstål



Legering

Termomekanisk behandling

Höghållfast stål


Termomekanisk bearbetning

Syfte: Att optimera strukturtyp och kornstorlek för hög hållfasthet.

Värmepåverkade zonen


Svetsning = termisk påverkan

Referens: Welding handbook. SSAB




Referens: Welding handbook. SSAB

Långsammare avsvalning ger bredare

mjuk zon.




Långsammare avsvalning ger bredare

mjuk zon. Ju bredare mjuk zon, ju mera

påverkas hållfastheten i tvärdragriktningen.



Ø  Värmetillförseln Ø  Förvärmnings-/ mellansträngstemperatur

Ø  Materialets tjocklek

Avsvalningshastigheten beror på:



Ø  Värmetillförseln Ø  Förvärmnings-/ mellansträngstemperatur

Ø Materialets tjocklek




Ø Värmetillförseln Ø  Förvärmnings-/ mellansträngstemperatur



Referens: Welding Strenx and Hardox. SSAB



Ø  Värmetillförseln

Ø Förvärmnings- / mellansträngstemperatur



Vätesprickor


Uppkomsten av vätesprickor styrs av en kombination av tre

faktorer:

Spänningsnivån i området.

Vätehalten i materialet Duktiliteten hos

mikrostrukturen

Eva-Lena Bergquist 20170113 Page No 3

Vätesprickor

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Ex 1 Ex 2 Ex 3 Ex 4

MikrostrukturSpänningarHydrogenhalt

Vätesprickor


Duktiliteten hos mikrostrukturen Martensit och

bainits duktilitet påverkas av

legeringshalten.

Vätesprickor




legeringshalten.

Allra viktigast är kolhalten.

Vätesprickor




legeringshalten.

Allra viktigast är kolhalten. Övriga

legeringsämnen viktas.

Kolekvialent

Vätesprickor


Kolekvialent

CET=C+(Mn+Mo)/10-(Cr+Cu)/20+Ni/40 CE=C+(Cr+Mo+V)/5+Mn/6+(Ni-Cu)/15

CET föredras för höghållfasta stål

Referens: SS-EN ISO 1011-2

Vätesprickor


YS Mpa

C %

Si %

Mn %

Cr %

Mo %

Ni %

CET

39NiCrMo3 (seghärdn. stål)

700 0.4 0.3 0.7 0.9 0.2 0.9 0.56

Strenx 700 (TMCP) 700 0.15 0.3 1.0 0.3 0.2 0.4 0.29

ORO90 Supreme (verktygs-stål)

1300 0.4 0.3 0.8 2.6 2.3 - 0.85

Strenx 1300 (TMCP) 1300 0.2 0.2 0.9 0.5 0.4 1.3 0.40

Typical values

Vätesprickor


Vätehalten i materialet

Vätesprickor


“Good welding practice”


Vätesprickor




Rena och torra fogytor

Torra tillsatsmaterial

Slangpaket fritt från läckage och kondens.

Vätesprickor

Eva-Lena Bergquist 20170113 3





Slangpaket fritt från läckage och kondens.

Väteklassat tillsatsmaterial

Vätesprickor






Slangpaket fria från läckage och kondens.

Väteklassat tillsatsmaterial

Svetspara-metrar

Vätesprickor


Spänningsnivån i området Restspänningar

Referens: S Mattson. Materiallära för svetsare.

Vätesprickor


Spänningsnivån i området Restspänningar

Undermatchande tillsatsmaterial

Referens:ASM Handbook on Residual Stress and deformation of steel.

Referens: SSAB Welding Handbook


Svetsgods=gjutstruktur


Mikrostruktur och legering

Ferrit Bainit + Martensit

Yield Strength (MPa)

500 MPa 700 MPa 900 MPa


Vätesprickor

Kristallstruktur


Kristallstruktur


FCC (austenit)

Kristallstruktur


BCC (ferrit, bainit, martensit)

FCC (austenit)

Fasomvandling


γ

M γ+M

wt% legeringsämne

T °C

Fasomvandling


γ

M γ+M

wt% legeringsämne

T °C

Ju högre legerat stål, ju lägre

omvandlingstemperatur från FCC till BCC.

Fasomvandling


legering BM>legering WM : fasomvandlingstemp. HAZ < fasomvandlingstemp. WM

BM=Base metal WM=Weld metal HAZ=Heat affected zone

Väteanrikning


WM omvandlas till ferrit före HAZ


legering GM>legering WM : fasomvandlingstemp. HAZ < fasomvandlingstemp. WM

Fasomvandling


legering BM>legering WM : fasomvandlingstemp. HAZ < fasomvandlingstemp. WM

legering WM>legering BM fasomvandlingstemp.HAZ > fasomvandlingstemp. WM



Väteanrikning



HAZ omvandlas till ferrit före WM




Väteanrikning


Väte anrikas i HAZ.

Väte anrikas i WM.





Vätesprickor

Om kolekvivalent i tillsatsmaterial är högre än kolekvivalent i

grundmaterialet är det tillsatsmaterialet som bestämmer

förvärmnings-/mellansträngstemperatur.

Eva-Lena Bergquist 20170113 3

Segring

CE=1.3 CE=0.7


Ferritiskt - austenitiskt stelnande

Bild från: Gustafsson “Materiallära”


Stelningssprickor


Sammanfattning

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Ex 1 Ex 2 Ex 3 Ex 4

MikrostrukturSpänningarHydrogenhalt

att svetsa i höghållfast stål – lätt men inte simpel€¦ · referens: welding handbook. ssab...

Documents