Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Диаграмма Де-Лонга — структурная диаграмма для прогнозирования содержания дельта-феррита в сварных швах аустенитных нержавеющих сталей серии 300. Главное отличие от диаграммы Шеффлера — учёт влияния азота в никелевом эквиваленте и использование ферритного числа FN вместо объёмных процентов. Ниже разобраны формулы эквивалентов, безопасные значения FN, алгоритм работы с диаграммой и сравнение с WRC-1992.
Диаграмму впервые опубликовал У.Т. Де-Лонг (W.T. DeLong) в 1956 году для более точного прогноза микроструктуры аустенитных сварных швов. В 1973 году вышла обновлённая версия, где вместо объёмных процентов феррита введена шкала FN (Ferrite Number) — ферритное число, основанное на магнитных измерениях по стандартам AWS A4.2 и ISO 8249.
Диаграмма покрывает ограниченную область: Ni-эквивалент от 10 до 31 %, Cr-эквивалент от 16 до 27 %, диапазон FN от 0 до 18. Это соответствует сталям серии 300 (типы 308, 309, 316, 317, 347).
Crэкв = Cr + Mo + 1,5·Si + 0,5·Nb
Niэкв = Ni + 30·C + 30·N + 0,5·Mn
Содержание элементов — в массовых процентах.
Ключевое отличие от Шеффлера — слагаемое 30·N в никелевом эквиваленте. Азот — сильный аустенитообразующий элемент. Без его учёта прогноз содержания феррита может отклоняться на несколько FN, что критично для ответственных соединений.
Если анализ шва на азот не проводился, принимают ориентировочные значения: 0,06 % для аргонодуговой сварки (GTAW) и ручной дуговой (SMAW), 0,08 % для полуавтоматической сварки в защитном газе (GMAW), 0,12 % для порошковой самозащитной проволоки (FCAW).
Дельта-феррит в аустенитном шве выполняет защитную функцию: увеличивает число межфазных границ и распределяет легкоплавкие примеси (S, P) по большей площади. Это снижает склонность к горячим (кристаллизационным) трещинам.
Верхний предел зависит от условий эксплуатации. При температуре свыше 480 °C феррит может трансформироваться в хрупкую сигма-фазу. Для высокотемпературных применений рекомендуется ограничивать FN значением не более 10. Для криогенных конструкций феррит снижает ударную вязкость, поэтому FN должно быть минимальным при сохранении стойкости к трещинам.
Химический состав наплавленного металла: Cr = 20,5 %; Ni = 10,0 %; Mo = 0,2 %; Si = 0,4 %; Mn = 1,6 %; C = 0,02 %; Nb = 0; N = 0,06 % (GTAW).
Crэкв = 20,5 + 0,2 + 1,5·0,4 + 0 = 21,3
Niэкв = 10,0 + 30·0,02 + 30·0,06 + 0,5·1,6 = 10,0 + 0,6 + 1,8 + 0,8 = 13,2
По диаграмме Де-Лонга для Crэкв = 21,3 и Niэкв = 13,2 получаем примерно 8 FN. Это значение находится в безопасном диапазоне 3–10 FN — шов защищён от горячих трещин и не склонен к сигма-фазе при умеренных температурах.
В 1988–1992 годах Комитет по сварке нержавеющих сталей WRC разработал улучшенную диаграмму (Siewert, Kotecki). Она охватывает диапазон 0–100 FN, удалила марганец из Ni-эквивалента (устранив систематическое завышение FN) и включила границы режимов кристаллизации. Диаграмма WRC-1992 рекомендуется как первое приближение для современных расчётов, однако для сталей серии 300 с умеренным содержанием азота диаграмма Де-Лонга по-прежнему даёт хорошие результаты.
Диаграмма Де-Лонга остаётся практичным инструментом прогноза содержания дельта-феррита в сварных швах аустенитных нержавеющих сталей серии 300. Учёт азота через формулу Niэкв = Ni + 30C + 30N + 0,5Mn и шкала FN обеспечивают точность ±3 FN в большинстве случаев. Для предотвращения горячих трещин при сварке типов 308, 316, 309 и 347 необходимо контролировать FN в пределах 3–10, учитывая условия эксплуатации конструкции.
Статья носит ознакомительный характер. Автор не несёт ответственности за последствия использования изложенной информации. Для разработки сварочных технологий обращайтесь к действующим нормативным документам и квалифицированным специалистам.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.