Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Диаграмма Шеффлера — конституционная диаграмма для прогнозирования структуры нержавеющей стали после сварки. Она связывает химический состав сплава с фазовым составом металла шва: аустенитом, ферритом, мартенситом и их комбинациями. Диаграмма позволяет подобрать присадочный материал и оценить склонность к горячим трещинам до начала сварочных работ.
Диаграмма Шеффлера — графический инструмент, разработанный американским инженером-металлургом Антоном Шеффлером (1919–2001) и опубликованный в финальной версии в 1949 году в журнале Metal Progress (Vol. 56, No. 5, p. 680–680B). Ранние варианты появились в 1947–1948 годах.
По осям диаграммы отложены хромовый и никелевый эквиваленты — расчётные величины, учитывающие суммарное влияние легирующих элементов на формирование ферритной или аустенитной фазы. Положение точки на диаграмме определяет фазовый состав металла шва при быстром охлаждении от температуры солидуса до комнатной.
Оригинальные формулы Шеффлера (1949) для расчёта эквивалентов по химическому составу:
Crэкв = %Cr + %Mo + 1,5 × %Si + 0,5 × %Nb
Niэкв = %Ni + 30 × %C + 0,5 × %Mn
Содержание элементов указывается в массовых процентах.
Хромовый эквивалент объединяет ферритообразующие элементы (Cr, Mo, Si, Nb), никелевый — аустенитообразующие (Ni, C, Mn). Коэффициенты при элементах отражают их относительное влияние на стабилизацию соответствующей фазы по сравнению с хромом или никелем.
Диаграмма разделена на несколько структурных зон:
Внутри области A+F нанесены изоферритные линии, показывающие расчётное содержание δ-феррита в процентах. Это ключевой параметр для оценки свариваемости аустенитных нержавеющих сталей.
Диаграмма Шеффлера позволяет графически определить структуру металла шва при заданном разбавлении основного и присадочного металлов. Точки основного и присадочного материалов наносятся на диаграмму по их Crэкв и Niэкв, соединяются прямой линией. Положение шва на этой прямой определяется степенью разбавления (долей основного металла в шве).
При сварке разнородных сталей (например, аустенитной и углеродистой) на диаграмму наносятся три точки: два основных металла и присадка. Точка результирующего состава шва находится внутри треугольника, образованного этими тремя точками, с учётом доли каждого компонента.
Для аустенитных нержавеющих сталей оптимальное содержание δ-феррита в металле шва составляет 3–8% (по ряду рекомендаций — 3–5%). Такое количество феррита обеспечивает стойкость к горячим трещинам: межфазные границы аустенит/феррит задерживают распространение низкоплавких сегрегатов по границам зёрен.
Полностью аустенитный металл шва (0% феррита) склонен к кристаллизационным трещинам. Избыточный феррит (более 10–15%) снижает коррозионную стойкость и ударную вязкость, а при длительной работе в диапазоне 480–900 °C провоцирует образование σ-фазы.
Основное ограничение диаграммы Шеффлера — отсутствие учёта азота, сильного аустенитообразующего элемента. В 1956 году ДеЛонг модифицировал диаграмму для аустенитных нержавеющих сталей серии 300, добавив в Ni-эквивалент член 30 × %N и введя понятие ферритного числа (FN) вместо процентного содержания феррита.
В 1992 году Совет по сварочным исследованиям (WRC) опубликовал диаграмму WRC-1992 с уточнёнными границами зон и скорректированными формулами эквивалентов. Она рекомендуется для точного прогноза содержания феррита в аустенитных и дуплексных швах.
Диаграмма Шеффлера остаётся базовым инструментом сварщика и металлурга для прогнозирования структуры металла шва нержавеющих сталей. Расчёт Cr- и Ni-эквивалентов позволяет до начала сварки оценить фазовый состав, подобрать присадочный материал и избежать горячих трещин. Для более точных прогнозов в аустенитных и дуплексных швах рекомендуется дополнительно использовать диаграммы ДеЛонга или WRC-1992.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.