BK20A0500 Hitsausmetallurgia (5 op) 2014

Transkriptio

1 Lappeenrannan teknillinen yliopisto Konetekniikan koulutusohjelma Hitsaustekniikan laboratorio BK20A0500 Hitsausmetallurgia (5 op) 2014 Jukka Martikainen hitsaustekniikan professori LUT

2 Hitsausmetallurgia 2014 Luennot Professori, TkT Jukka Martikainen Harjoitukset Yliopisto-opettaja, TkT Jukka Karhula Erikoislaboratoriomestari Antti Heikkinen

3 Hitsaussanastoa Esikuumennus Hitsattavan alueen lämmittäminen ennen hitsausta esikuumennuslämpötilan saavuttamiseksi Hitsausaine Hitsauksessa käytettävän lisäaineen ja apuaineen (esim. suojakaasu tai hitsausjauhe) yleisnimitys Hitsausenergia (E) Kaarienergia. Kaarihitsauksen yhteydessä hitsauksessa käytetty energia, joka yleensä ilmoitetaan hitsin pituusyksikköä kohti, E = I x U/v, [kj/mm] Hitsauslisäaine Hitsauksessa käytettävän hitsauslangan, hitsauspuikon ja muun vastaavan yleisnimitys Hitsausmenetelmä Hitsauksessa noudatettava eritelty sarja toimenpiteitä, joka sisältää tiedot mm. hitsausprosessista, materiaaleista, railosta, esikuumennuksesta (jos tarpeen), hitsausarvoista, hitsauksen suoritustavasta, jälkilämpökäsittelystä (jos olennaista) ja käytettävistä laitteista Hitsausprosessi Erityinen tapa hitsata, johon sisältyy tiettyjen metallurgisten, sähköisten, fysikaalisten, kemiallisten ja mekaanisten periaatteiden soveltaminen (hitsausprosesseja ovat esim. puikkohitsaus ja jauhekaarihitsaus)

4 Hitsiaine Hitsauksen yhteydessä sulassa tilassa ollut aine Kaarienergia Ks. hitsausenergia Lämmöntuonti (Q) Kaarihitsauksen yhteydessä hitsiin tuotu lämpömäärä, joka yleensä ilmoitetaan hitsin pituusyksikköä kohti, Q = k x E, [kj/mm] Lämpövyöhyke Se osa perusainetta, jonka lämpötila on ollut hitsauksen takia työlämpötilaa korkeampi Menetelmäkoe Hitsausmenetelmän toimivuuden toteaminen valmistamalla ja testaamalla tuotantoa vastaava hitsausliitos standardikoekappaleella Muutosvyöhyke Se osa perusainetta, johon hitsaus on aiheuttanut mikrorakennemuutoksia Myöstö = jännityksenpoistohehkutus. Jälkilämpökäsittely, jolla poistetaan kappaleen sisäisiä jännityksiä, esim. hitsausjännityksiä Normalisointi Raekoon hienontamiseksi tarkoitettu teräksen lämpökäsittely, jossa teräs kuumennetaan austeniittialueelle ja jäähdytetään sieltä ilmassa huoneenlämpötilaan

5 Palkojen välinen lämpötila Lämpötila, jossa hitsauskohta on seuraavan palon hitsauksen alkaessa, esim. monipalkohitsauksessa Päästö Karkaistulle teräkselle suoritettu lämpökäsittely, jossa kappale kuumennetaan alemman muutoslämpötilan alapuolella sopivan sitkeyden ja kovuuden aikaansaamiseksi Sekoittumisaste Sulaneen perusaineen osuus hitsiaineesta. Se ilmaistaan tavallisesti prosentteina. Terminen hyötysuhde (k, ) Lämmöntuonnin ja hitsausenergian suhde kaarihitsauksessa (k = Q/E) Työlämpötila Hitsattavan alueen lämpötila hitsauksen aikana

6 Metalliset materiaalit 1. Mustat teräkset, seostamattomat ja niukkaseosteiset teräkset yleiset rakenneteräkset, esim. S235JR, S355J2G3-Z25 ja S420 paineastiateräkset, esim. P235, P355N ja H II DIN laivanrakennusteräkset, esim. NV A36 ja ABEH36TM säänkestävät Corten-laadut, esim. Corten B ja 355J0WP hiiliteräkset niukkahiiliset teräkset 0,05-0,25%C keskihiiliset teräkset 0,25-0,60%C, esim. UIC 900A runsashiiliset teräkset 0,60-2,11%C, esim. R260 työkaluteräkset 0,60-1,40%C Damascus Steel, ylieutektoidinen 1,00-1,90%C lujat rakenneteräkset, esim. S690QL, Weldox 700, Dillimax 690, RQT 701, Domex 650 MC ja Raex Optim 700 MC termomekaanisesti valssattu (M) sammutettu ja päästetty, nuorrutettu (QT) sammutettu, karkaistu (Q) kylmämuovattavaksi soveltuva (C) termomekaanisesti valssattu ja nuorrutettu (TM+Q&T) ultralujat teräkset, esim. QC 960, S1100QL ja Armox 370T kulutusteräkset, esim. Hardox 400, Raex 500 ja Dillidur 400

7 nuorrutusteräkset, esim. MoC 210 (25CrMo4), MoC 410 (42CrMo4) ja Imacro hiiletysteräkset, esim. 20NiCrMo2-2 (MoCN 206) ja 18CrNiMo7-6 jousiteräkset, esim. 51CrV4 kuulalaakeriteräkset, esim. 100CrMo7 koneteräkset, esim. 520 MW+ ja Hydax taeteräkset, esim. Imamic booriteräkset, esim. B24 ja B27 nitrausteräkset, esim. 20CrMoV5-7 (Imanite M) kuumalujat teräkset seostamattomat ja niukkaseosteiset teräkset (St35.8), 16Mo3, 13CrMo4-5 ja 10CrMo9-10 mangaaniteräkset, esim. Hadfieldin Mn-teräs (Mn 13 %) nikkeliteräkset niukkahiilisiä C<0,20%, Si ja Mn kuten yleisissä rakenneteräksissä, Ni 2,25 9% LPG-teräkset (Liquified Petroleum Gases): Ni 2.25%, 3.5% tai 5% LNG-teräkset (Liquified Natural Gases): Ni 9%

8 työkaluteräkset kutistumattomat teräkset iskunkestävät teräkset (pii-mangaani-teräkset), esim. UHB 15 kuumatyöstöteräkset (vanadiini-wolframi-molybdeeniteräkset) pikateräkset, esim. 18W-4Cr-1V-0,7 Maraging-teräkset, esim. Fe-18Ni-8Co, sammutus+erkautuskarkaisu TRIP-teräkset (Transformation Induced Plasticity), M d lämpötila Säätötransformaatioteräkset, martensiittimuutos tapahtuu tuotteen valmistuksen jälkeen. M s -lämpötila on huoneenlämpötilan alapuolella.

9 2. Kirkkaat teräkset (ruostumattomat ja haponkestävät) austeniittiset ruostumattomat teräkset, esim. AISI 304 ja AISI 304L austeniittiset haponkestävät teräkset, esim. AISI 316, AISI 316L ja AISI 316Ti (X10CrNiMoTi18-10) superausteniittiset haponkestävät, esim. AISI 904L, 254SMO, 654SMO ja Sanicro duplex-teräkset, esim. SAF 2205, SAF 2507, UR45N, Avesta 2205 ja LDX 2101 ferriittiset ruostumattomat teräkset, esim. ASTM 430 (EN ) martensiittiset ruostumattomat teräkset niukkahiiliset C<0,15%, esim. X11CrMoWVNb9-1-1 keskihiiliset 0,15%<C<0,5%, esim. X20CrMoV12-1 runsashiiliset C>0,6% tulenkestävät austeniittiset (esim. 253 MA) ja ferriittiset teräkset (Cr) kuumalujat runsasseosteiset teräkset (Mo) SEKALIITOKSET, esim. musta S235 kirkas AISI 304L

10 3. Valuteräkset ja valuraudat Seostamattomat, niukkaseosteiset ja runsasseosteiset valuteräkset, esim. GS-20MnCrMo5, superausteniittiset GS- 654SMO ja ASTM A743 CN-7M sekä GS-X120Mn13 GJ-valurauta: suomugrafiittirauta (GJL), pallografiittirauta (GJS, esim. GJS tai GRP 400), tylppägrafiittirauta (GRV), adusoitu temperrauta (GJM), valkoinen valurauta (GJN) ja erikoisvaluraudat, esim. austeniittis-bainiittinen pallografiittirauta Kymenite Austemperointi: austemperoitu pallografiittirauta ADI (Austempered Ductile Iron) ja austemperoitu suomugrafiittirauta AGI (Austempered Gray Iron)

11 4. Alumiinit T sul = 660,2 C, pkk-rakenne, Al 2 O 3 sul.piste 2052 C muokatut levyt, pursoteprofiilit, valut ja takeet toimitustilat: O, H ja T O: hehkutettu mahdollisimman pehmeäksi H: muokkaamalla lujitettu, esim. H16: reduktio 60% ja ¾ -kova T: lämpökäsitelty, esim. T6: liuotushehkutettu, sammutettu ja keinovanhennettu 1000-sarja puhdas alumiini (>99%), esim (Al99,5) 2000-sarja alumiini-kupari, lämpökäsiteltävät duralumiinit, lentokonealumiinit, esim (AlCu4MgSi) 3000-sarja alumiini-mangaani, esim. AlMn1 (3103) 4000-sarja alumiini-pii, esim (AlSi5) ja 4047 (AlSi12) 5000-sarja alumiini-magnesium, merialumiinit, esim. EN AW H16 (AlMg3-H16) ja EN AW-5083-O (AlMg4.5Mn0.7-O) 6000-sarja alumiini-pii-magnesium, pursoteprofiilit, esim T6 (AlSiMg-T6), 6063 (AlMg0,7Si) ja 6082 (AlSi1MgMn) 7000-sarja alumiini-sinkki-(kupari), esim. EN AW-AlZn4,5Mg1 (7020) ja 7178 (AlZn7MgCu)

12 8000-sarja alumiini-litium, esim. Al-Li-Cu-Mg-seokset 8090-T8 ja 8091-T8 (T8 liuotushehkutettu, kylmämuokattu ja keinovanhennettu) 8090: 2.5Li-1Cu-1Mg-0.10Zr 8091: 2.6Li-1.9Cu-0.9Mg-0.12Zr Soviet alloys 01420, 01421, 01430, 01440, 01441, ja 01460: Li Cu Mg Zr muut litiumseosteiset alumiinit: erkautuskarkenevat seokset 2090, 2091, 2095 ja Weldalite 049-T sarja superplastiset Al-5Ca-5Zn ja Al-6Cu-0.5Zr seokset sekä uudet Al-Sc-, Al-Ni-, Al-Mo-seokset ja pulverimetallurginen alumiini-alumiinioksidi Lämpökäsiteltävät ja ei-lämpökäsiteltävät laadut sekä niiden toimitustilat ratkaisevat vaikutukset käyttäytymiseen hitsauksessa Silumiinivalut, AlSi12 -valut

13 5. Magnesium Tsul = 649 C, tph-rakenne kevein konstruktiometalli, tiheys 1740 kg/m 3 valut, takeet, pursoteprofiilit ja levyt/latat toimitustilat O, H ja T alumiini on tärkein seosaine Mg-Al -valut, esim. painevalu AZ91B-T6 tai hiekkavalu AZ81A ja AM100A-T6 Mg-Al -pursoteprofiili AZ80A-T5 Mg-Al -tae AZ31B Mg-Al -levy AZ31B-H24

14 6. Kuparit puhtaat kuparit: happikupari, fosforoitu ja hapeton kupari happikupari eli sitkokupari, esim. Cu-ETP fosforoitu kupari, esim. Cu-DHP ja Cu-DLP hapeton kupari, esim. Cu-OF ja Cu-OFE, ns. sertifikaattikupari, puhtausaste vähintään 99,99%Cu (hopeakupari, esim. Cu-Ag0,04 (OF) ja Cu-Ag0,07) seostetut kuparit (Cu>97,5%) hopeakuparit, esim. Cu-Ag, Ag 0,03-0,15% lastuttavat kuparit, esim. Cu-Te ja Cu-Se, Te ja Se n. 0,5%, myös Pb ja S zirkoniumkuparit Cu-Zr ja kromikuparit Cu-Cr, kuumalujuus ja virumiskestävyys

15 kupariseokset (messingit ja pronssit) kupari-sinkki eli messinkiseokset, satoja, jopa tuhansia lajeja, esim. yleiskäyttö CuZn37 (Ms63) väri Cu:n lohenpunaisesta punaruskeaan (CuZn10), kullankeltaiseen (CuZn15 tai tompakki Zn 10-20%), vihertävän keltaiseen (CuZn30 ja CuZn37, ruskehtavan punaiseen (CuZN40), keltaiseen (CuZn50) ja valkoiseen (CuZn60); muovaava työstö hylsymessingit (esim. CuZn28 tai CuZn30), lastuava työstö sorvi- eli lyijymessingit (esim. CuZn39Pb3), korroosio-olosuhteisiin/kavitaatiokohteisiin amiraliteettimessinki tai merimessinki (esim. CuZn20Sn1 tai CuZn38Sn1) kupari-tina eli tinapronssit, muokattavat ja valupronssit, esim. CuSn6, CuSn8, CuSn10 tai CuSn12 kupari-tina-sinkkiseokset eli punametallit, valupronssit, esim. CuSn10Zn2, CuSn8Zn4 tai CuSn5ZnPb (LUT ansiomitalit), armatuurivalu CuSn5Pb5Zn5 ja liukulaakerit CuSn4Zn4Pb4Cu)

16 kupari-nikkeli-sinkki-seokset eli uushopeat, esim. alpakka 10-20% Ni ja 20-37%Zn, CuNi18Zn20 kupari-nikkeli-seokset eli CuNi- ja Cunifer-seokset, aukoton liukoisuus, esim. CuNi20, konstantaani 58%Cu-41%Ni, rahametalli CuNi25, jarruputket CuNi10Fe1Mn; Monel 28%Cu- 67%Ni-Fe, Mn, Si kupari-alumiini-seokset eli alumiinipronssit, Al 2 O 3 -kalvo, esim. CuAl8 tai CuAl10Fe3 ja liukulaakeri CuAl10Ni kupari-pii-seokset eli piipronssit, esim. CuSi3Mn1 kupari-beryllium-seokset eli berylliumpronssit, erkautuskäsittely -> myötölujuus jopa 1400 MPa -> jouset, venttiilit ja kipinöimättömät työkalut kupari-nikkeli-pii-seokset eli Corson-pronssit, erkautuskäsittely -> suuri lujuus -> erikoisruuvit ja mutterit, esim. CuNi1,5Si ja CuNi2Si CASE liukulaakeri: lujuus/sitkeys, kovuus/kulumiskestävyys, korroosionkestävyys, lastuttavuus, punametalli CuSn5ZnPb, tinapronssi CuSn12, lyijytinapronssi CuSn10Pb10 tai alumiinipronssi CuAl10Ni

17 7. Titaani T sul = 1668 C, -faasi tph-rakenne ja -faasi tkk-rakenne ASTM Grade 1 (Ti 1), 99,5% Ti, ASTM Grade 2 (Ti 2), 99,2% Ti,, yleislaatu ASTM Grade 3 (Ti 3), 99,1% Ti, ASTM Grade 4 (Ti 4), 99,0 Ti, ASTM Grade 5 (Ti 5), Ti-6Al-4V tai Ti-6Al-4V ELI, ASTM Grade 5+ ( Ti 5+ ), suuri lujuus korotetuissa lämpötiloissa Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr tai Ti- 6Al-2Sn-4Zr-6Mo jännityskorroosionkesto ja murtositkeys Ti-6Al-2Nb-1Ta-1Mo hitsattavuus ELI-laadut ja Ti-5Al-2,5Sn matalat lämpötilat Ti-5Al-2,5Sn-ELI virumisenkesto Ti-6242S, IMI 829 ja Ti-6442 ASTM Grade 7 (Ti 7), ASTM Grade 11 (Ti 11),, esim. Ti-0,2Pd ASTM Grade 12 (Ti 12),, esim. Ti-0,8Ni-0,3Mo -rakenteet, esim. Ti-13V-11Cr-3Al ja Ti-11,5Mo-6Zr-4,6Sn ELI = Extra Low Interstitial, erityisesti rauta ja happi

18 8. Sinkki Tsul = 419 C, tph-rakenne, tiheys 7140 kg/m3 3 pääkäyttöaluetta: raudan ja teräksen sinkitys, alumiinin (7000- sarja) ja kuparin (messinki) seostus sekä painevalut painevalut n. 4 % Al ja 1-2 % Cu levyinä esim. laivojen katodisena suojauksena sinkki-alumiini-pinnoitteet, kuumasinkitys ns. superplastinen eutektoidinen sinkkiseos Zn-Al 22 %, plastinen venymä jopa 2500 % vain 10 MPa voimalla 9. Nikkeli Tsul = 1455 C, pkk-rakenne, tiheys 8900 kg/m3 pääalueet: seosaineena muissa metalleissa (rakenneteräkset, ruostumattomat teräkset, valuraudat, kuparit ja superseokset), pinnoitusaineena Erkautuskarkaistut, lujat ja erittäin korroosionkestävät Monelmetallit: K-Monel (30 % Cu 3 % Al 67 % Ni) ja S-Monel (30 % Cu 4 % Si 2 % Fe 0,5 % Mn 63 % Ni)

19 10.Superseokset kuumankestävyys (virumislujuus), tulenkestävyys ja korroosionkestävyys rautavaltaiset superseokset, erkautuslujitettuja austeniittisia ruostumattomia teräksiä, tulenkestävyys, esim. Timken 16Cr- 25Ni-6Mo, loput Fe nikkelivaltaiset superseokset: virumislujuus ja korroosionkestävyys, esim. Hastelloy (+Mo) ja Inconel, Incoloy ja Nimonic (+Cr), esim. Hastelloy C-22 ja Inconel 600 kobolttivaltaiset superseokset: virumislujuus, esim. S816 42Co-20Cr-20Ni-4Fe+ muut Mo, W, Nb, C Muut superseokset: Refractalloy, Sermetit (sintraamalla oksideista)

20 Hitsattavuus

21 Hitsattavuus Teräksen hitsattavuus on tärkeä materiaaliominaisuus, joka tulee ottaa huomioon materiaaleja ja valmistusmenetelmiä valittaessa. Hitsauksen ja muun konepajavalmistuksen (kylmämuovaus, terminen leikkaus, kuumilla oikaisu, lämpökäsittelyt) aiheuttamat muutokset teräksen rakenteessa voivat heikentää teräksen lujuutta, muodonmuutoskykyä, iskusitkeysominaisuuksia tai korroosionkestävyyttä, tai rakenteeseen voi syntyä esim. kylmä- tai kuumahalkeamia, lamellirepeilyä tai myöstöhalkeamia.

22 Teräksen hitsattavuus on hyvä, kun siihen voidaan valmistaa ilman erityistoimenpiteitä hitsausliitos, joka paikallisilta ominaisuuksiltaan ja rakenteeseen kohdistuvilta vaikutuksiltaan täyttää asetetut vaatimukset. Parempi hitsattavuus merkitsee väljempiä rajoja esim. hitsausmenetelmien ja lämmöntuonnin suhteen ja lisäaineiden valinnalle sekä pienempiä kustannuksia erilaisten ongelmien välttämiseksi.

23 Nykyisin hitsattavuuden määrittelyssä käytetään laajaa, kolmeen ominaisuuteen perustuvaa määrittelyä: Perusaineen hitsattavuus, joka on materiaaliominaisuus Rakenteellinen hitsattavuus, joka on konstruktio-ominaisuus Valmistuksellinen hitsattavuus, joka on valmistusominaisuus

24

25 Materiaalin hitsattavuus on hyvä silloin, kun onnistuneen liitoksen tekeminen on helppoa ja rajat hitsausmenetelmän ja lisäaineen valinnalle ovat väljät. Mitä huonompi hitsattavuus on, sitä rajoitetummat ovat mahdollisuudet onnistuneen liitoksen hitsaamiseen. Perusaineen hitsattavuus, joka on materiaaliominaisuus ja riippuu itse perusaineen ohella lähinnä valmistuksesta ja vain vähäisessä määrin konstruktiosta. Rakenteellinen hitsattavuus, joka on lähinnä konstruktio-ominaisuus ja riippuu olennaisesti hitsattavasta perusaineesta ja vain vähän valmistuksesta. Valmistuksellinen hitsattavuus, joka puolestaan on valmistusominaisuus ja riippuu vastaavasti lähinnä konstruktiosta ja vain vähäisessä määrin perusaineesta.

26 Perusaineen hitsattavuus 1. Koostumus karkeneminen -> kylmähalkeaminen epäpuhtaudet -> kuumahalkeaminen vanheneminen -> haurastuminen haurasmurtuminen -> kiderakenne, transitiolämpötila hitsisulan käyttäytyminen -> jähmettymisjärjestys 2. Tila / metallurgiset tekijät (valmistustapa, tiivistystapa, muokkaustapa, lämpökäsittelyt) erkaumat ja suotaumat sulkeumat raekoko ja anisotropia mikrorakenne 3. Fysikaaliset tekijät lämmönjohtavuus lämpölaajeneminen sulamispiste lujuus- ja sitkeysominaisuudet

27 Rakenteellinen hitsattavuus 1. Muotoilu voimien vaikutussuunnat hitsien sijainnit aineenpaksuus lovet jäykkyyserot 2. Kuormitustila jännitysten laatu jännitysten suuruus lämpötila korroosio

28 Valmistuksellinen hitsattavuus 1. Esivalmistelut hitsausprosessi ja -menetelmä lisäaine liitosmuodot railomuodot esikuumennustarve 2. Suoritus lämmöntuonti hitsausjärjestys välipalkolämpötila 3. Jälkikäsittelyt lämpökäsittelyt työstö peittaus

29 Kymmenen hitsauksen metallurgista ongelmaa 1. kuumahalkeama, jähmettymishalkeama 2. kylmähalkeama, vetyhalkeama, karkenemishalkeama 3. lamellirepeily 4. heikentynyt hitsiaineen sitkeys 5. heikentynyt muutosvyöhykkeen (HAZ) sitkeys 6. heikentynyt lujuus, pehmeät alueet tai vyöhykkeet 7. myöstön heikentämä sitkeys ja/tai myöstöhalkeama 8. haurasmurtumakäyttäytyminen (ferriitti) 9. seosaineiden ja/tai epäpuhtauksien suotautuminen 10. muutosvyöhykkeen herkistyminen

30 Miten välttää ongelmat? Materiaalin valinta (koostumus ja tila) Lämmöntuonti [kj/mm] esim. t 8/5 Hitsausaineet (lisäaineet, kaasut ja jauheet) Laadunvarmistustoimenpiteet (puhtaus, laitteet, parametrit ja WPS, mitat ja mittatarkkuudet, ammattitaito ja motivaatio) Ulkoiset olosuhteet (kuormitus, kosteus, lämpötila, korroosio, konepaja- tai asennusolosuhteet)

31 Hitsattavuuden arviointi Koostumus ja laskentakaavat Tila Tasapainopiirros (esim. Fe-C/Fe 3 C, Fe-Cr- Ni, Al-Mg ja Cu-Zn) Mikrorakenne (F, P, B, M,,,, ) Kovuus (HV, HB, HR) S-käyrät (CCT) Hitsattavuus- ja menetelmäkokeet

32 Hitsattavuuden arviointi Perusaineen hitsattavuuden arvioinnissa käytetään materiaalista ja käyttökohteesta riippuen erilaisia menetelmiä: Koostumus ja laskentakaavat CE(IIW), CET, Pcm, CEN UCS, HCS, CS, Mn/S, S+P, Mg/Si Schaefflerin diagrammi, delong, WRC-92, Creq/Nieq (Hammar- Svensson) Toimitustila esim. pehmeäksihehkutettu, jännitystenpoistohehkutettu, muokattu, kuumavalssattu, suorasammutettu, normalisoitu, nuorrutettu, erkautuskarkaistu, termomekaaninen tila, keinovanhennettu, liuotushehkutettu,

33 Tasapainopiirros valikoiva jähmettyminen peritektinen reaktio, eutektinen reaktio, peritektoidinen reaktio, eutektoidinen reaktio aukoton liukoisuus mikrosuotautuminen diffuusioilmiöt Kovuus HBS, HBW, HV, HRC, HRB Mikrorakenne Karkenevuus Martensiitin määrä ja tyyppi: säle- tai levymartensiitti C-pitoisuus ja muut seosaineet S-käyrät CCT-käyrät Hitsattavuus- ja menetelmäkokeet Implant, Tekken Varestraint, Transvarestraint

34 Useimmat arviointimenetelmät ovat teräksille, mutta osaa niitä voidaan käyttää myös muille materiaaleille. Hitsattavuuden arviointi on joskus vaikeaa, koska eri materiaaleille käytetään eri arviointimenetelmiä. Esimerkiksi hiiliekvivalentin CE(IIW)-kaava soveltuu ainoastaan seostamattomille ja niukkaseosteisille rakenneteräksille, kun taas esim. Schaefflerin diagrammi käy vain runsasseosteisten terästen hitsattavuuden arviointiin.

35 1. Koostumus ja laskentakaavat Hiiliekvivalentit CE(IIW) = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 Dearden ja O Neill v C-, C-Mn-, seostamattomat ja niukkaseosteiset rakenneteräkset sekä hienoraeteräkset Yleisesti käytetyt rakenneteräkset: S235 ja S355 tai vastaavat teräkset CE(IIW) perustuu karkenevuuteen eli kykyyn (helppouteen) muodostaa martensiittia HAZ:in karkearakeiselle alueelle Arvioidaan kylmähalkeilualttiutta 0,41 0,43 0,45 jopa yli 0,50 Vety, lämmöntuonti, yhdistetty aineenpaksuus, esilämmitys CET = C + (Mn + Mo)/10 + (Cr + Cu)/20 + Ni/40 Seostamattomat, niukkaseosteiset ja hienoraeteräkset CET perustuu karkenevuuteen Arvioidaan kylmähalkeilualttiutta Vety, lämmöntuonti, aineenpaksuus, esilämmitys Käytetään erityisesti esikuumennuslämpötilan määräämisessä

36 Säröparametri (halkeamaparametri) P cm = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B Ito ja Bessyo v Niukkaseosteiset, lujat rakenneteräkset Esim. lujat hienoraeteräkset, nuorrutusteräkset, kulutusteräkset, booriteräkset ja kuumalujat mustat teräkset Perustuu täysin karenneen mikrorakenteen kovuuteen 0,27 0,30 CEN=C+f(C) x {Si/24 + Mn/6 + Cu/15 + Ni/20 + (Cr + Mo + Nb + V)/5} f(c) = tanh {20 (C 0.12)} Yorioka v Pyritty yhdistämään CE(IIW), CET ja Pcm Laajempi käytettävyys Kun C on yli 0.15 %, CEN on samaa suuruusluokkaa kuin CE(IIW)

37 UCS = 230 x C x S + 75 x P + 45 x Nb 12.3 x Si 5.4 x Mn 1 (Unit of Cracking Susceptibility) Seostamattomat ja niukkaseosteiset rakenneteräkset ja koneteräkset Arvioidaan kuumahalkeilualttiutta Erityisesti jauhekaarihitsaukseen, mutta soveltuu myös muille hitsausmenetelmille Taipumus on pieni, kun UCS < 10 ja suuri, kun UCS > 30 HCS = 10³ x C x {S + P + (Si/25 + Ni/100) / (3 x Mn + Cr + Mo + V)} (Hot Cracking Susceptibility) Seostamattomat ja niukkaseosteiset rakenneteräkset ja koneteräkset Arvioidaan kuumahalkeilualttiutta Taipumus pieni, kun HCS < 4

38 CS = Cr x Mo x V 2 (Crack Susceptibility) Kuumalujat mustat CrMoV teräkset, esim. 16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10 ja vastaavat Arvioidaan myöstöhalkeilualttiutta Taipumus on pieni, kun CS < 0 Koostumustiedot AINESTODISTUKSESTA, ei esitteestä tai mainoslehtisestä!!! Missä TOIMITUSTILASSA hitsattava teräs on? Mikä kaava missäkin tapauksessa?

39

40 Toimitustila kuumavalssattu pehmeäksihehkutettu normalisoitu jännitystenpoistohehkutettu kylmämuokattu termomekaanisesti käsitelty nuorrutettu sammutettu erkautuskarkaistu

41 Kovuus Tuotekohtaisesti rajana voi olla esim. 350 HV10 tai 400 HV, mikäli käytetään esilämmitystä ja/tai niukkavetyistä hitsausmenetelmää Esim. painelaitteissa rajana on usein 320 HV10

42

43 Martensiitti martensiitin määrä rajana 50 % martensiitintyyppi sälemartensiitti levymartensiitti kovuus hiilipitoisuus karkenevuus = martensiitin muodostumishelppous hiili ja muut seosaineet

44

45 S-käyrät Hitsausliitokseen syntyviä rakenteita ja siten liitoksen ominaisuuksia ja hitsattavuutta voidaan ennustaa ns. jatkuvan jäähtymisen S-käyrien (CCT) avulla. S-käyrät CCT-diagrammit (Continuous Cooling Temperature) TTT-diagrammit (Temperature Time Transformation) Koska mekaanisilta ominaisuuksiltaan huonoimmat mikrorakenteet syntyvät yleensä sularajalle ja HAZ:in karkearakeiselle alueelle, riittää käytännössä, että hallitaan sularajan faasikäyttäytyminen.

46

47

48 Schaefflerin diagrammi Schaefflerin diagrammi soveltuu hitsattavuuden arviointiin ruostumattomille (esim. AISI 304 ja 304L) ja haponkestäville (esim. AISI 316 ja 316L) teräksille. Lisäksi sitä voidaan käyttää runsaammin molybdeenia sisältäville teräksille, kuten esim. Avesta 254 SMO sekä rajoitetusti myös duplex-teräksille. Bystramin alueet DeLong -diagrammi WRC-92 -diagrammi

49

50

51

52

53

54

55 Hitsattavuus- ja menetelmäkokeet Hitsattavuuskokeet 1. Kuumahalkeilukokeet 2. Kylmähalkeilukokeet 3. Myöstöhalkeilukokeet 4. Lamellirepeilykokeet 5. Sitkeä/haurasmurtumakokeet Menetelmäkokeet

56 Hitsin jähmettyminen

57 Hitsisulan jähmettyminen Heterogeeninen, epitaksiaalinen ydintyminen Valikoiva rakeenkasvu Hitsisula Pisaranmuotoinen Ellipsinmuotoinen Suotautuminen Lämpösykli

58

59

60

61 Hitsauksessa sulan jähmettyminen alkaa käytännöllisesti katsoen aina perusaineen pinnasta, ts. heterogeenisesti

62

63

64

65

66

67

68

69

70 Jähmettymisen valikoiva mekanismi ja suotautuminen

71 Suotautumisen tulos: B:n konsentraatio kasvaa rakeen ytimestä raerajalle mentäessä. Vyöhyke.

72 Suotautuminen a) Hitsin raerajoille b) Hitsin keskiosaan (viimeisenä jähmettyvä osa) Suotautumista voi esiintyä myös dendriittien ja sellien väleissä.

73 Hitsin jähmettymisrakenteeseen vaikuttaminen Tavoitteena jähmettyvään rakenteeseen vaikuttamisella on yleensä jokin seuraavista: lujuus- ja sitkeysominaisuuksien parantaminen kuumahalkeamien välttäminen korroosio-ominaisuuksien parantaminen Yleisin hitsiaineen valurakenteeseen kohdistuva vaikuttamiskeino on monipalkohitsaus. Kukin palko aiheuttaa edelliseen palkoon lämpövaikutuksen, joka rikkoo yhtenäisen valurakenteen hitsissä. Muutos- ja lämpövyöhykkeiden ja palkojen erilaisista asennoista aiheutuva rakenteen epähomogeenisuus on edullista sekä hitsin lujuuden että sitkeyden kannalta. Lisäksi monipalkohitsien halkeiluherkkyys suotautumisilmiöiden takia on pienempi kuin yksipalkohitsin. Edelleen raekoko tulee monipalkohitsauksessa pienemmäksi, jolloin erityisesti sitkeysominaisuudet paranevat yksipalkohitsaukseen verrattuna.

74 Hitsiaineen rakennetta ja ominaisuuksia voidaan muuttaa myös erilaisilla lämpö- ja muokkauskäsittelyillä. On kuitenkin todettava, että hitsattujen rakenteiden lämpökäsittelyillä on tavoitteena yleensä jännitysten pienentäminen tai eri vyöhykkeiden päästökäsittelyt, harvemmin täydelliset mikrorakennemuutokset. Muokkauskäsittelyjä on käytännössä useimmiten mahdoton toteuttaa. Jähmettymisrakenteeseen voidaan vaikuttaa lisäksi mm. seuraavilla keinoilla tai menetelmillä: hitsausvirran pulssitus valokaaren kuljetustapa lisäaine (ydintymistä helpottavat seosaineet) hitsausenergia (lämpösykli)

75 Welding in several runs or cycles Initial temperature The number and arrangement of runs and the conditions in which they are applied The time lapse between runs The position in relation to the weld of the point at which temperature variation is monitored

76

77

78 Hitsin ja hitsausliitoksen makro- ja mikrorakenteen ja niiden ominaisuuksien ennakoiminen HITSIN JÄHMETTYMISRAKENNE ON LÄHTOKOHTANA MUODOSTUVALLE MIKRORAKENTEELLE valikoiva jähmettyminen peritektinen reaktio esieutektinen reaktio aukoton liukoisuus ERI TEKIJÖIDEN YKSITTÄISISTÄ VAIKUTUKSISTA MAKRO- JA MIKRORAKENTEISIIN TIEDETÄÄN JO HYVIN PALJON, MUTTA TEKIJÖIDEN YHTEISVAIKUTUKSIA ON PALJON VAIKEAMPI ENNAKOIDA MAKRORAKENNE JA MIKRORAKENNE OMINAISUUDET? TARKASTELTAVA SEKÄ HITSIÄ ETTÄ PERUSAINETTA (ERITYISESTI HAZ-ALUE)

79 AINAKIN SEURAAVAT TEKIJÄT VAIKUTTAVAT MAKRO- JA MIKRORAKENTEISIIN JA NIIDEN OMINAISUUKSIIN JOKO ERIKSEEN TAI USEIMMITEN YHDESSÄ: 1. HITSAUSAINEET perusaine, lisäaine, kaasu, jauhe mikrorakenne ja tila: ferriitti (alfa-, delta-), perliitti, bainiitti, martensiitti, austeniitti, alfa, beetta, gamma, delta, theetta, epsilon, sigma, ledeburiitti, tkk, pkk, tph, pehmeäksihehkutettu, jännitystenpoistohehkutettu, muokattu, kuumavalssattu, suorasammutettu, normalisoitu, nuorrutettu, erkautuskarkaistu, termomekaaninen tila, keinovanhennettu, liuotushehkutettu, sekoittuminen hitsin lopullinen koostumus makro- ja mikrosuotautuminen diffuusioilmiöt alijäähtyminen erkautumisilmiöt raekoko epäpuhtaudet fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet aineenpaksuus railo- ja liitosmuoto ympäristöolosuhteet: puhtaus, kosteus, lämpötila

80 Hitsattavuuden arviointikeinoja: CE(IIW), CET, CEN, Pcm UCS, HCS, Mn/S, S+P, Cr/Ni, Mg/Si Schaeffler, delong, WRC, Creq/Nieq (Hammar- Svensson) CS, G, PSR CCT- eli jatkuvan jäähtymisen S-käyrä HBS, HBW, HV, HRC, HRB hitsattavuuskokeet: mm. Implant, Tekken, Varestraint, Transvarestraint

81 2. HITSAUSPROSESSI JA MENETELMÄ hitsausenergia lämmöntuonti kaarityyppi: kuuma-, pulssi-, lyhyt- ja kylmäkaari suoritustekniikka: mm. vakiovirta tai pulssitus, yksipalkotai monipalkohitsaus 3. LÄMPÖSYKLI kuumennuslämpötila huippulämpötila ja sen kestoaika lämpöjakauma lämmönjohtuminen: 2- tai 3-dimensionaalinen jähmettymisnopeus jäähtymisnopeus: esim. t 15/1.5 tai t 8/5

82 4. HITSAUSNOPEUS lämmöntuonti jähmettymisrakenne suotautumisilmiöt: keskilinjasuotauma, dendriittien tai sellien välit mikrorakenne 5. LÄMPÖKÄSITTELYT esikuumennus työlämpötila palkojen välinen lämpötila jäähtyminen jälkilämpökäsittelyt

83 Halkeamailmiöt ja hitsattavuuskokeet

84 Halkeamatyypit Erilaisia halkeamatyyppejä ovat: Kylmähalkeama (eli vetyhalkeama, karkenemishalkeama tai viivästynyt murtuma) Kuumahalkeama (eli jähmettymishalkeama) Lamellirepeämä Myöstöhalkeama Murtumat sitkeä murtuma hauras murtuma

85

86

87

88 Kylmähalkeama

89 Kylmähalkeama (cold cracking, hydrogen cracking) Tunnistaminen Tyypilliset halkeamat palonalaisia halkeamia HAZ:issa, juuri- tai sularajahalkeamia. HAZ:issa yleensä pitkittäisiä, hitsiaineessa myös poikittaisia. Raerajoja pitkin tai rakeiden läpi, lohkomurtuman kaltainen. Halkeama ajan kuluttua aina 2 vrk saakka Kohteet Jäykät rakenteet, pienet palot, suuret aineenpaksuudet, kosteat ja likaiset olosuhteet.

90 Materiaalit Lujat teräkset. S355 lujuusluokan teräkset ja sitä lujemmat. Osittain tai kokonaan karkenevat. Yleensä niukkasesosteiset mustat teräkset. Vaikuttavat tekijät YHTEISVAIKUTUS: Vetypitoisuus (HD ml/100g): lähtövetypitoisuus H0 ja lopullinen vetypitoisuus HR; t15/2 tai t15/1.5 Hauras mikrorakenne (runsashiilinen martensiitti), HV, Cekv, Pcm, t8/5 Jännitykset: jähmettymisjännitykset, ulkoinen kuormitus, jännityshuiput ja kolmiaksiaalinen jännitystila Lämpötila: alle C Mittaus Cekv, CE, Pcm Implant, Tekken Y, Cruciform, CTS-koe (Critical Thermal Severity), Lehigh Vetypitoisuus: glyseriini-, parafiini- ja elohopeakoe

91 Ennakointi Materiaali: Cekv, CE, Pcm Koostumus, aineenpaksuus, vetytaso, lämmöntuonti esikuumennustarve Välttäminen Vähävetyinen hitsausmenetelmä: kosteus, puhtaus, H0, HR Riittävä hitsausenergia ja lämmöntuonti: suuri t15/2 tai 15/1.5 Esikuumennus Jälkilämpökäsittelyt: vedynpoistohehkutus, jännitystenpoistohehkutus Materiaalin valinta: hauraudelle vähemmän altis mikrorakenne Rakenteellinen muotoilu: hitsausjännitykset ja jännityskeskittymät HUOM! Lähes 90 % lujien terästen hitsausliitoksen halkeamista on kylmähalkeamia! Usein haurasmurtuman ja väsymismurtuman ydintäjinä.

92

93

94

95

96

97 Kylmähalkeilukokeet, Implant -koe

98

99

100

101 Kuumahalkeama, hitsiaine (solidification cracking) Tunnistaminen Yleensä hitsiaineen keskellä pitkittäisenä halkeamana. Murtopinnassa tumma päästöväri. Murtuma etenee raerajoja tai dendriittien välejä pitkin. Halkeama heti jähmettymisen yhteydessä tai välittömästi sen jälkeen. Kohteet Jäykät rakenteet. Hitsin lopetuskohta (kraaterin täyttö). Suuri palon korkeus/leveys-suhde (yli 1-2). Suuri tunkeuma (elektronisuihku-, jauhekaari- ja MIG/MAGhitsaus) tai suuri hitsausnopeus (laser ja plasma).

102 Materiaalit Epäpuhtaat materiaalit: S, P, C, (O, N, H). Austeniittiset ruostumattomat teräkset: jähmettymisjärjestys. Niukkaseosteiset (seosaineita 0,5-3 %) alumiinit. Vaikuttavat tekijät Seosaineiden ja epäpuhtauksien epätasainen jakautuminen. Suotautuminen ja hauraiden matalissa lämpötiloissa sulavien/jähmettyvien raerajafaasien (esim. rautarikkiyhdisteet) muodostuminen. Laaja puuro- ja suotautumisalue. Jähmettymisjärjestys Karkeat jähmettymisrakenteet Jäykkä rakenne Jännitystila: jähmettyminen, lämpölaajeneminen, ulkoinen kuormitus (rakenteen jäykkyys).

103 Mittaus Varestraint-koe, Transvarestraint-koe Murex, Bollenrath, PVR Ennakointi Materiaali: analyysi, epäpuhtaustaso. S+P, UCS, HCS, Mn/S-suhde, Cekv/Niekv, Schaefflerin diagrammi Palon muoto: syvyys/leveys-suhde.

104 Välttäminen Hitsiaineen koostumuksen kontrollointi: materiaalin valinta ja sekoittuminen. Mustat teräkset: P+S yhteensä < 0,035-0,040 % tai S < 0,030 %. Mn/S-suhde > Jauhekaarihitsauksessa UCS-arvo (Unit of Crack Susceptibility) = 230 C S + 75 P + 45 Nb 12,3 Si 5,4 Mn -1. Pätevyysalue! Myös muut hitsausprosessit. UCS < 10: ei kuumahalkeamavaaraa UCS > 30: oleellinen kuumahalkeamavaara UCS = 10-30: halkeamataipumus kasvaa, kun hitsin syvyys/leveys-suhde on suuri, hitsausnopeus on suuri tai sovitus on huono (suuri ilmarako) Ruostumattomat teräkset: Crekv / Niekv -taso ja jähmettymisjärjestys. Alumiinit: Cu-, Si- ja Mg-pitoisuudet. Hitsauksen suoritus: lämmöntuonti, palon ja railon muoto, sulan jähmettymiseen vaikuttaminen ( sekoitus, pulssitus). Liitoksen sovitus (ilmarako).

105

106

107

108 Kuumahalkeama

109

110 Kuumahalkeamatekijät / hitsiaine Hitsin muoto, syvyys/leveys-suhde Kun suhde on suuri ( 1), on halkeamariski suuri Pylväsmäisten rakeiden kohtaaminen kohtisuorasti hitsin keskilinjalla aiheuttaa yhtenäisen sulafilmin jähmettymisen loppuvaiheessa

111 Rakenteen jäykkyys jännitykset

112 Kuumahalkeama, perusaine Tunnistaminen Osittain sulaneen vyöhykkeen pieniä, katkonaisia halkeamia välittömästi sularajan vieressä. Murtumat raerajoja pitkin. Kohteet Jäykät rakenteet. Suuri palon korkeus/leveys-suhde (yli 2:1). Materiaalit Epäpuhtaat teräkset. Austeniittiset ruostumattomat teräkset. Alumiiniseokset (Cu, Si, Mg) Sulana olevat raerajat.

113 Vaikuttavat tekijät Osittaiseen sulamiseen vaikuttavat tekijät: raerajasuotautuminen, epähomogeenisuus, faasien uudelleensulaminen ennen varsinaista perusainetta. Jähmettymisjärjestys. Jännitystila: kutistuminen, jäykkyys. Hitsaustapa: sormimainen, syvä tunkeuma suosii halkeamia. Mittaus Varestraint- ja Transvarestraint -kokeet Ennakointi Seostuksen ja epäpuhtauksien arviointi analyysin perusteella.

114 Välttäminen Perusaineen analyysin kontrollointi: materiaalinvalinta. Teräksillä Mn/S-suhde: yli 20 ( hitsissä > 30-40). Alumiinilla Cu-, Si- ja Mg pitoisuudet. Hitsausparametrien kontrollointi: lämmöntuonti ja tunkeuma.

115

116 Kuumahalkeilukokeet

117 Lamellirepeämä (lamellar tearing) Tunnistaminen Hitsausliitoksen alla perusaineessa sijaitseva levyn pinnan suuntainen terassimainen repeämä (erityisesti T-liitokset). Ydintymänä usein kylmähalkeama tai jännityskeskittymä. Repeämä etenee terassimaisena pitkin sulkeumien heikentämiä tasoja, sitkeät leikkausmurtumat yhdistävät murtumatasoja. Sulkeumat sulfideja (MnS), silikaatteja tai oksideja. Kohteet Jäykät piena- ja päittäishitsatut T-, L- ja ristikkäisliitokset. Paksuussuuntaiset jännitykset. Suuret aineenpaksuudet. Kuumavalssatut teräkset.

118 Materiaalit Lujat, kuumavalssatut teräslevyt, joissa on runsaasti valssautuneita epämetallisia sulkeumia ja korkeat epäpuhtauspitoisuudet (S). MnS-sulkeumat. Vaikuttavat tekijät Jännitystila: liitoksen muoto, paksuussuuntaiset kuormitukset, hitsausjännitykset ja ulkoiset kuormitukset. Mikrorakenne: epäedullinen sulkeumarakenne. Mittaus NDT: ultraäänitarkastus ja radiografia. Rikkova aineenkoetus: liitoksen paksuussuuntainen vetokoe. IIW-koe. Cranfield-koe.

119 Ennakointi Rikki- ja fosforipitoisuus. MnS-sulkeumat. Liitostyyppi ja kuormituksen suunta. Paksut kuumavalssatut levyt. Lujat teräkset. Välttäminen Suunnittelu: liitoksen muotoilu, paksuussuuntaisten kuormitusten (hitsausjännitykset ja ulkoiset kuormitukset) minimointi. Materiaalin valinta: S- ja P-pitoisuus. Si-Al-tiivistys. Paksuussuuntainen murtokurouma eli Z-arvo: Z-arvo < 10 %: lamellirepeämä mahdollinen jo lievässä kuormituksessa Z-arvo < 15 %: lamellirepeämä mahdollinen kohtuullisessa kuormituksessa Z-arvo < 20 %: lamellirepeämä mahdollinen voimakkaassa kuormituksessa Z-arvo > 20 %: lamellirepeämä erittäin harvinainen Hitsauksen suoritus: hitsausjännitysten minimointi, symmetrinen hitsaus, vetypitoisuuden minimointi, suurempi hitsausenergia -> muodonmuutokset laajemmalle alueelle, butterointi (buffering) eli puskurikerroksen hitsaaminen

120

121 Repeäminen edellyttää: paksuussuuntaista kuormitusta puutteellista paksuussuuntaista sitkeyttä

122 Lamellirepeilykokeet

123

124 Myöstöhalkeama (stress relief cracking) Tunnistaminen Hitsauksen jälkeisen myöstöhehkutuksen aikana ja joskus myös hitsauksen yhteydessä sekä korotetussa käyttölämpötilassa Hitsauksessa muutosvyöhykkeen rakeenkasvualueella pitkittäinen tai poikittainen halkeama. Monipalkoliitoksen hitsiaineessa ja pinnoitushitseissä. Esiintyvät raerajoilla (perinnäisen austeniitin raerajoilla). Myöstöhehkutus: tavoitteena laukaista hitsausjännityksiä - virumismekanismi (= plastinen muodonmuutos korotetussa lämpötilassa).

125 Myöstöhalkeama

126 Kohteet Suuret aineenpaksuudet (yli 50 mm). Paljon lämpöä. Materiaalit Erkautumiselle taipuvaiset hitsi- ja perusaineet, joissa on tyypillisesti karbideja muodostavia (Cr, Mo, V) ja raerajoja heikentäviä seosaineita ja epäpuhtauksia (P, S, Sn, As, Cu, Al). Niukkaseosteiset teräkset, esim. Cr-Mo- ja Cr-Mo-Vseosteiset kuumalujat teräkset. Myös austeniittiset teräkset ja myöstövanhenevat Nipohjaiset superseokset. Vaikuttavat tekijät Raerajojen lujuus jää matriisiin (= rakeiden sisäosat) lujuutta pienemmäksi hitsauksessa liuenneitten karbidien erkautuessa ensisijaisesti rakeiden sisäisiin dislokaatioihin. Viruminen keskittyy heikentyneille raerajoille, joissa ylitetään paikallisesti muodonmuutoskyky.

127 Koostumus: erkautuvat seosaineet ja raerajoja heikentävät epäpuhtaudet. Rakenne: jäykkyys ja jännityskeskittymät. Hitsaustapa: liukeneminen riippuu lämpösyklistä (ja karbidien luonteesta) ja siten esim. railontäyttötekniikasta ja hitsausjännityksistä. Mittaus Simulointikokeet: vetokoe esim. 600 C:ssa. Liitoksen myöstöhehkutuskokeet. Virumiskokeet. Analyysi. Ennakointi Perus- ja lisäaineen koostumus. G = Cr + 3,3Mo + 8,1V 2 (< 0) G1 = 10C + Cr + 3,3Mo + 8,1V 2 (< 2) PSR = Cr + Cu + 2Mo + 10V + 7Nb + 5Ti 2 (< 0)

128 Välttäminen Materiaalin valinta: PSR < 0 Yksittäisenä seosaineena V < 0,10 % Liitoksen edullinen muotoilu. Aliluja lisäaine, bufferointi. Sopiva palkotekniikka: esim. normalisointivaikutus Jauhekaarihitsaus MIG/MAG -hitsaus. Lämpökäsittely: myöstössä oikeat T ja t, joista T:llä on primäärinen vaikutus

129 Jännitykset eivät relaksoidu normaalilla virumismekanismilla, kuva A), koska hitsauksessa liuenneet karbidit erkautuvat rakeiden sisäosiin niitä lujittaen. Raeraja-alueet ovat köyhtyneet erkautuvista seosaineista. muodonmuutokset keskittyvät raerajoille, relaksaatioiden vaatima > paikallinen muodonmuutoskyky. 1) Halkeama ydintyy helpoiten kolmen rakeen rajakohtaan vakanssidiffuusion avulla. 2) Yksittäiset raot kasvavat rakeen mittaisiksi. 3) Raot yhdistyvät useiden rakeiden mittaisiksi säröiksi.

130 Myöstöhalkeilutaipumus Niukkaseosteisilla kuumalujilla teräksillä erkautumiskarkenemista lämpökäsittelyssä mm. hitsauksen jälkeen muodonmuutoskyky heikkenee raerajoilla.

131 Sitkeä murtuma / hauras murtuma sitkeä murtuma raerajoja pitkin hauras murtuma raerajoja pitkin tai rakeiden läpi transitiolämpötila Pellinin pudotusvasarakoe: NDT- lämpötila (Nil-Ductility Transition); NDT-5 C, NDT, NDT+5 C