Inoxvà thép cacbon là những kim loại phổ biến được sử dụng cho thiết bị.Hàn là một cách liên kết chặt chẽ và nhanh chóng để nối các kim loại, nhưng liệu bạn có thể hàn các kim loại khác nhau này lại với nhau không?

Bạn có thể hàn thép không gỉ với thép cacbon với kết quả chắc chắn nếu bạn sử dụng que hàn thích hợp như Philstain 312 , Philarc 309L và tuân theo quy trình nhiệt thấp thích hợp để tránh hàn đè lên cả hai bộ phận. Bằng cách này, bạn giữ được khả năng chống ăn mòn cao của bộ phận không gỉ và ngăn ngừa khuyết tật nứt do nóng.

Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong nhiều môi trường ăn mòn ngay cả dưới nhiệt độ cao mà không cần bảo dưỡng.

Tuy nhiên, nếu bạn phủ lên phần không gỉ, khả năng chống ăn mòn sẽ giảm xuống. Kết quả là phần không gỉ sẽ bị ăn mòn sớm hay muộn, tùy thuộc vào môi trường. Rỉ sét là hiện tượng ăn mòn phổ biến nhất và được biết đến nhiều nhất sẽ xuất hiện.

Hơn nữa, quá nhiều nhiệt vào phần thép cacbon sẽ gây ra sự di chuyển cacbon trong kim loại mối hàn. Kết quả là, hạt cuối cùng sẽ trở nên giòn và nhạy cảm với vết nứt với khả năng chống ăn mòn thấp hơn.

Nứt nóng là một khuyết tật được biết đến nhiều khi hàn thép không gỉ Austenit. Nứt nóng xảy ra khi hạt bị nhiễm tạp chất và đông đặc không đều. Thường nó xuất hiện dọc theo tâm của hạt. Để tránh nó, bạn cần que hàn bù phù hợp và hàn với nhiệt độ thấp.

Các loại thép không gỉ

Thép không gỉ là  hợp kim sắt phức tạp  có chứa ít nhất  10,5% crôm và một lượng carbon thấp. Hơn nữa, thép không gỉ có thể chứa nhiều yếu tố khác tùy thuộc vào loại và cấp.

Hàm lượng crom cao kết hợp với oxy trên bề mặt kim loại và tạo ra một lớp màng bảo vệ. Lớp này cung cấp khả năng chống ăn mòn và nhiệt cao.

Có ba loại thép không gỉ cơ bản:

• Austenit  thường chứa lượng  niken cao,  là loại phổ biến nhất và dễ hàn nhất. Loại này có khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt cao nhất. Các loại Austenit phổ biến là 304 , thường được sử dụng cho đồ nấu nướng, thiết bị phục vụ thực phẩm, v.v. Và loại 316 với khả năng chống ăn mòn cao hơn cho các thiết bị hàng hải.
• Ferritic  như loại 409 là loại rẻ nhất và thích hợp cho các công trình trang trí và các ứng dụng chống nóng như ống xả. Ferritic khó hàn vì nhiệt hàn làm cho nó giòn.
• Martensitic  như loại 410 thích hợp cho các dụng cụ cắt cứng, dụng cụ phẫu thuật, v.v. Martensitic đặc biệt khó hàn mà không cần xử lý nhiệt trước và sau khi hàn nghiêm ngặt.

Các loại thép cacbon

Thép cacbon là  hợp kim sắt đơn giản  với một lượng nhỏ cacbon .

Có ba loại thép cacbon cơ bản:

• Thép ít cacbon  là loại thép phổ biến nhất và là kim loại dễ hàn nhất vì nó chỉ chứa 0,05-0,30% cacbon. Nó không bao giờ bị cứng sau khi hàn. Loại phổ biến nhất là SS400.
• Thép cacbon trung bình  với 0,30-0,50% cacbon rất khó hàn vì nó trở nên cứng và giòn sau khi hàn. Nó yêu cầu gia nhiệt sơ bộ trước khi hàn.
• Thép cacbon  cao với 0,50-0,90% cacbon rất cứng và giòn sau khi hàn. Dụng cụ làm từ thép này đã được làm cứng. Điều này làm cho thép cacbon cao đặc biệt khó hàn, cần xử lý nhiệt trước và sau khi hàn nghiêm ngặt.

Sự khác biệt giữa Inox và thép đen để hàn là gì?

Khi bạn xem xét việc hàn hai kim loại này với nhau, bạn nên biết sự khác biệt về hóa học và khả năng chống ăn mòn ảnh hưởng đến quá trình hàn của chúng.

1. Thép đen chứa nhiều carbon hơn thép không gỉ

Hàm lượng carbon của thép đen, ví dụ, loại SS400, là 0,30% carbon so với 0,08% của 304 không gỉ. Các loại carbon siêu thấp như 304 L chỉ chứa 0,03% carbon.

Đây là một vấn đề vì khi phần thép đen nóng chảy, carbon có thể di chuyển vào kim loại mối hàn không gỉ. Khi cacbon gần với crom dưới nhiệt độ cao trong thời gian dài, chúng kết hợp với nhau tạo thành cacbua.

Kết quả là, có ít crôm tự do hơn để tạo thành màng chống ăn mòn và rỉ sét có thể xuất hiện. Hơn nữa, kim loại bị ảnh hưởng trở nên giòn và dễ bị nứt.

2. Thép không gỉ giãn nở nhiều hơn dưới cùng một nhiệt

Thép không gỉ Austenit nở ra dưới nhiệt nhiều hơn thép nhẹ. Đây được gọi là  sự giãn nở nhiệt và là một vấn đề lớn.

Khi bạn hàn các kim loại này với nhau, thép không gỉ nở ra sẽ đẩy thép đen. Khi hạt nguội đi, phần không gỉ sẽ kéo mạnh hơn. Kết quả là các kim loại sẽ bị uốn cong và xoắn, mất đi hình dạng mong muốn. Đây được gọi là sự biến dạng hoặc cong vênh.

Ngoài ra, nếu mối hàn  trong môi trường có nhiệt độ chênh lệch không đổi, thì sự giãn nở nhiệt không đồng đều sẽ gây ra ứng suất mỏi trong mối nối.

3. Thép không gỉ hấp thụ nhiệt với tốc độ chậm hơn

Thép không gỉ không thể hấp thụ lượng nhiệt hàn cao với tốc độ nhanh. Kết quả là, nhiệt tập trung trong một vùng hẹp được gọi là vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) . Hơn nữa, nhiệt lượng duy trì ở đó trong một thời gian dài hơn so với thép nhẹ.

Điều này dẫn đến cong vênh, hình thành cacbua và ăn mòn quá mức.

4. Điện trở của thép không gỉ cao hơn

Kết quả là, bạn đặt cường độ dòng điện thấp hơn để tạo ra cùng một nhiệt lượng so với thép nhẹ. Đó là giảm khoảng 10-15% cường độ dòng điện.

5. Độ bền kéo và độ dẻo của thép không gỉ cao hơn

Thép không gỉ 304 có độ bền kéo 85.000 psi, trong khi thép nhẹ thường có 65.000psi. Kết quả là, không gỉ có thể chịu được ứng suất cơ học mạnh hơn trước khi bị uốn hoặc gãy.

Độ dẻo (đàn hồi) của không gỉ cũng cao hơn. Kết quả là, không gỉ có thể uốn cong lâu hơn mà không bị mất sức mạnh hoặc gãy.

6. Thép nhẹ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn

Hầu hết thép không gỉ Austenit nóng chảy 1425 ° C, nhưng thép đen nóng chảy ở 1540 ° C. Mặc dù vậy, bạn nên tránh hướng hồ quang vào phần thép đen.

7. Ăn mòn điện phân làm cho thép đen bị ăn mòn nhanh hơn

Khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc với nhau trong điều kiện có chất điện phân như nước, một trong số chúng bị ăn mòn nhanh hơn bình thường. Đó được gọi là ăn mòn lưỡng kim.

Trong trường hợp này, thép đen sẽ xuống cấp nhanh hơn. Tuy nhiên, ăn mòn điện không đáng lo ngại nếu không có chất điện phân.

8. Thép đen có thể bị ảnh hưởng bởi khuyết tật thổi hồ quang

Thổi hồ quang là một hiện tượng nhiễu từ trường có thể làm sai lệch hồ quang điện. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến tất cả các kim loại đen nhưng không ảnh hưởng đến thép không gỉ Austenit. Thổi hồ quang trở nên tồi tệ hơn khi điện cực và kim loại cơ bản trở nên rất nóng hoặc khi phần thép nhẹ bị nhiễm từ .

Có khó để hàn thép không gỉ với thép đen không?

Hàn thép không gỉ với thép đen chỉ hơi khó hơn hàn thép không gỉ với nhau, mặc dù chúng có thành phần và tính chất khá khác nhau. 

Nhiệt thấp là rất quan trọng để duy trì khả năng chống ăn mòn và tránh ô nhiễm carbon. Để giữ nhiệt hàn thấp, bạn:

• Đặt cường độ dòng điện thấp nhất sẽ làm nóng chảy kim loại phụ.
• Đi với tốc độ nhanh.
• Sử dụng thanh làm lạnh dưới hoặc trên kim loại.
• Chuẩn bị mối nối đối xứng cần ít kim loại hàn nhất.

Một vấn đề khác làm cho quy trình trở nên rắc rối hơn một chút là bạn không bao giờ được làm ô nhiễm phần không gỉ bằng các hạt sắt .

Sử dụng một bộ công cụ riêng để làm sạch và vát phần không gỉ. Hơn nữa, tránh làm xước phần không gỉ trên thép carbon, hoặc với phần thép, bàn hàn, v.v.

Không bao giờ sử dụng gia nhiệt sơ bộ khi hàn thép Austenit. Làm nóng sơ bộ sẽ làm trầm trọng thêm tất cả các vấn đề mà bạn muốn tránh. Hơn nữa, nếu bạn thực hiện các mối hàn nhiều khe, hãy để kim loại nguội xuống 150 ° C.

Que hàn tốt nhất để hàn thép không gỉ với thép là gì?

Que hàn tốt nhất để hàn thép không gỉ với thép là Philstain 312. Loại Philstain 312 có lượng crôm và niken đủ cao để chống lại vấn đề loãng thép nhẹ. Kết quả là kim loại mối hàn lắng đọng sẽ có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Cơ tính tổng hợp mối hàn E312 cũng cung cấp khả năng chống nứt nóng mạnh mẽ. 

Khi bạn hàn các kim loại khác nhau, hạt cuối cùng bao gồm kim loại độn (60%) và một phần nhỏ của cả hai kim loại cơ bản (20% và 20%). Vì thép đen không có crom hoặc niken, bạn cần que hàn với lượng hợp kim cao hơn thép không gỉ.

Que hàn Philarc 309L với 23% crom và 13% niken sẽ cung cấp mối hàn có ít nhất 18% crom và 8% niken. Hạt sẽ có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.

Nếu bạn sử dụng Que hàn Inox điển hình như Philarc 308L, crom (20%) và niken (10%) mà nó chứa sẽ bị pha loãng bởi thành phần thép đen. Kết quả là, hạt tạo thành sẽ có crom thấp (15%) và niken (7%), làm cho nó cứng, nhạy cảm với vết nứt, không có khả năng chống ăn mòn mạnh.

Sử dụng kim loại độn có hàm lượng niken thậm chí cao hơn, chẳng hạn như Philstain 310 (21% niken), sẽ dẫn đến hạt có nhiều niken đến mức có thể dẫn đến nứt.

Ngoài ra, Philarc 309L có thêm một lượng nhỏ hàm lượng ferit giúp ngăn nứt nóng. Ferit rất giàu crom và ngay cả khi một số cacbua crom hình thành, crom tự do vẫn sẽ ở trên mức an toàn.

Sử dụng Que hàncarbon thấp như Philarc 309 L , là cần thiết khi phần thép không gỉ cũng là 304 L . Những loại thép này có 0,03% carbon thay vì 0,08%. Các-bon cực thấp giúp giữ khả năng chống ăn mòn và ngăn ngừa nứt vỡ trong môi trường nhiệt độ cao.

Một số điều cần lưu ý khi hàn với que hàn Philarc 309L:

• Philarc 309L cũng có thể hàn thép không gỉ ferit và mactenxit với thép nhẹ mà không cần gia nhiệt trước.
• Philarc 309L có thể cung cấp khả năng chịu nhiệt mạnh mẽ lên đến 370 ° C).
• Nếu bạn muốn hàn một mối nối lớn, các mối hàn nhiều rãnh với Philarc 309 L có thể gây ra sự cố, nếu mối hàn phục vụ dưới nhiệt độ cao. Điều này là do các đường chuyền bổ sung sẽ chứa quá nhiều crom và niken do các hạt trước đó ít pha loãng hơn. Điều đó có thể dẫn đến nứt. Để tránh điều này, bạn có thể sử dụng que hàn Philstain 312.

Que hàn Philstain 312  phù hợp hàn các kim loại khác nhau để hàn đặc biệt là khả năng kháng nứt nóng. Nó có lượng crôm cao nhất, ít nhất là 28% nhưng ít nhất là 9% niken.

Philstain 312 vượt trội hơn Philarc 309 L và có thể hàn các kim loại chưa biết thành phần hoặc kim loại khó hàn, ví dụ, thép không gỉ mactenxit với thép cacbon cao. Que hàn Philstain  312 được thiết kế chuyên biệt cho mục đích này.

Điểm nổi bật là các điều kiện bảo dưỡng của kim loại sẽ không cần bất kỳ xử lý nhiệt sau hàn nào.

Ngoài ra, Philstain 312  phù hợp với các điều kiện sử dụng nhiệt cao.

Bạn có thể hàn TIG Inox với thép không?

Với quy trình hàn TIG, bạn có thể hàn thép không gỉ với thép đen và có được hình dạng hạt tốt nhất, biến dạng tối thiểu và chống ăn mòn tuyệt vời.   Để có kết quả tốt nhất, hãy sử dụng que ER309LSi.

Vì một phần là thép không gỉ nên hàn TIG có thể là quy trình tốt nhất để hàn thép không gỉ với thép nhẹ.

Hàn TIG là quy trình thủ công sử dụng một tay để điều khiển mỏ hàn TIG tạo ra hồ quang và cung cấp khí bảo vệ trong khi tay kia nạp kim loại phụ. Bằng cách này, bạn có thể kiểm soát đầu vào nhiệt với độ chính xác cao và đạt được độ pha loãng thấp.

Hơn nữa, nếu bạn sử dụng bàn đạp chân, bạn có thể tăng hoặc giảm cường độ dòng điện khi hàn. Hơn nữa, nếu nguồn điện hỗ trợ dòng điện xung, bạn có thể đạt được mức thâm nhập tương tự với nhiệt lượng đầu vào thấp hơn.

Tất cả những điều này giữ cho nhiệt lượng đầu vào thấp, mang lại kết quả tuyệt vời ngay cả trên những kim loại mỏng nhất. Không có xỉ để làm sạch và bạn thậm chí có thể không phải cải thiện hạt cuối cùng.

Nhược điểm của hàn TIG là:

• Đó là quá trình khó khăn nhất để sử dụng.
• Khó thao tác tại nhiều vị trí
• Thiết bị và vật tư tiêu hao tốn kém.
• Tốc độ hàn thấp và không lý tưởng cho các mối hàn dài hoặc kim loại dày.
• Bạn cần những kim loại hoàn toàn sạch để có kết quả tốt.

Que tig ER309LSi chứa nhiều silicon (Si) hơn gần hai lần. Silicon làm cho kim loại mối hàn trở nên lỏng hơn, dẫn đến hạt phẳng hơn, mịn hơn và đẹp hơn.

Bạn có thể sử dụng hàn MIG không?

Bạn có thể hàn thép không gỉ với thép nhẹ bằng cách sử dụng hàn MIG với kết quả tuyệt vời, đặc biệt nếu bạn muốn quy trình dễ dàng và nhanh nhất. Để có kết quả tốt nhất, hãy sử dụng dây ER309LSi và chế độ truyền ngắn mạch với khí che chắn ba hỗn hợp. 

Hàn MIG có cơ chế cấp dây liên tục . Điều này làm cho nó trở thành quá trình hàn dễ sử dụng nhất.

Hàn MIG tạo ra các mối hàn đẹp, rất tốt cho các kim loại mỏng và không có xỉ để làm sạch.

Nhược điểm của hàn MIG không gỉ với thép là định hướng chi phí:

• Bạn cần một loại khí bảo vệ đắt tiền hơn .
• Đối với kim loại dày, bạn cần một máy hàn có cường độ dòng điện cao .
• Để công việc hoàn hảo, bạn muốn thay thế tất cả các thành phần chạm vào dây thép nhẹ, đặc biệt là lớp lót hoặc sử dụng súng ống.

Bạn có thể sử dụng Que hàn không?

Bạn có thể kết dính mối hàn không gỉ với thép đen nếu kim loại không mỏng hơn 3.2mm). Nó tuyệt vời để hàn ngoài trời vì nó rất di động và khí che chắn chịu được gió. Để có kết quả tốt nhất, hãy sử dụng que hàn Philstain 312 hoặc Philarc 309L. Tuy nhiên, mối hàn sẽ trông không đẹp so với hàn TIG hoặc MIG, và rất dễ cong vênh .

Hàn que (hoặc SMAW) rất phổ biến vì nó rẻ để mua thiết bị .

Hàn que mang lại kết quả tuyệt vời cho các kim loại dày hơn 3mm. Bạn cần có kinh nghiệm lâu năm để hàn mỏng hơn mà không bị lỗi quá nhiệt. Phần không gỉ nhạy cảm hơn nhiều so với thép đen đối với các tác dụng phụ.

Que Philarc 309L (E309L- 16)  là loại phổ biến nhất. Tiền tố con -16 cho biết loại thuốc hàn và cách sử dụng. Que hàn này tương đối dễ sử dụng, hàn với DC và AC, và để lại mối hàn phẳng. Nhưng rất khó để hàn ở vị trí thẳng đứng và hàn trần.

Tuy nhiên, hàn que có nhiều nhược điểm hơn:

• Nó tạo ra một hồ quang mạnh với độ xuyên sâu và độ pha loãng cacbon cao.
• Các hạt có thể có lẫn xỉ .
• Xỉ đông đặc có xu hướng bật ra khi nguội đi, vì vậy hãy luôn đeo kính bảo hộ khi nhìn vào hạt.
• Bạn cần loại bỏ vật liệu xỉ còn lại mỗi khi hàn. Điều này mất thời gian và có thể làm ô nhiễm phần không gỉ bằng các hạt sắt.
• Que không gỉ dính trên kim loại dễ dàng, và nó đảm bảo sẽ gây khó chịu cho những người mới hàn.
• Hàn que tạo ra nhiều khói và không thích hợp để hàn trong nhà nếu bạn không có hệ thống thông gió khai thác cục bộ. Ngay cả khi bạn hàn ngoài trời, bạn cần có mặt nạ phòng độc khi hàn để được bảo vệ thêm khỏi khói thép không gỉ.
• Các thanh thép không gỉ cần điện áp hở mạch cao (OCV). Đây là hiệu điện thế giữa giá đỡ điện cực và kẹp làm việc khi không có hồ quang.
• Que hàn không gỉ nhạy cảm với độ ẩm của không khí . Que tiếp xúc dễ bị dính hơn, tạo ra hồ quang không ổn định và hạt có độ xốp cao.

Bạn có thể sử dụng dây hàn inox bọc thuốc?

Bạn có thể hàn thép không gỉ với thép đen bằng dây có chất trợ dung (FCAW) nếu kim loại không mỏng hơn 3,2 mm). Nếu bạn sử dụng dây tự bọc, mối hàn sẽ không đẹp, và lượng hạt sẽ nhiều. Sử dụng dây được bảo vệ kép sẽ mang lại cho bạn kết quả tốt hơn nhiều, nhưng bạn cần có khí bảo vệ và nguồn điện có cường độ dòng điện cao .

Bạn có thể sử dụng các dây hàn thuốc bọc  với thiết bị hàn MIG của mình, nhưng phải luôn đặt các con lăn răng cưa và kiểm tra bao bì của dây xem có đúng cực hay không .

Ngoài ra, tốt nhất bạn chỉ nên sử dụng lớp lót chuyên dụng cho dây thép không gỉ để tránh nhiễm bẩn.

Vì dây dây hàn thuốc bọc tạo ra vật liệu xỉ, tốt nhất bạn nên kéo mỏ hàn thay vì đẩy. Kéo sẽ giữ xỉ trở lại và tránh lẫn xỉ.

Chúng cũng cần được bảo vệ khỏi hơi ẩm của không khí.

Có hai loại dây bọc thuốc:

• Các dây tự bảo vệ (hoặc FCAW-S) tạo ra khí bảo vệ riêng của chúng và
• Các dây được bảo vệ kép (hoặc FCAW-G) cần khí bảo vệ bên ngoài như hàn MIG..

Nhưng hãy nhớ rằng  bạn không thể hàn những kim loại quá mỏng, và bạn cần một nguồn điện có cường độ dòng điện cao  cho dây che chắn kép.

Phần kết luận

Hàn thép không gỉ với thép không quá khó nếu bạn đã có một số kinh nghiệm hàn.

Tránh để cả hai kim loại đè lên nhau. Hãy nhớ rằng phần không gỉ không thích nhiệt hàn, nếu không nó sẽ bị cong vênh và ăn mòn. Nó cũng không thích hấp thụ carbon từ phần thép nhẹ. Quá nhiều carbon sẽ làm cho nó trở nên giòn và gây ăn mòn.

Ngoài ra, tránh làm nhiễm bẩn bề mặt không gỉ bằng các hạt sắt từ phần thép đen hoặc các dụng cụ làm sạch và cắt.

Luôn sử dụng Que hàn như Philarc 309L hoặc Philstain312 để có kết quả lâu dài và chắc chắn.

Nếu bạn muốn mối hàn đẹp nhất hoặc để hàn kim loại tấm mỏng, hãy sử dụng hàn TIG. Quá trình hàn MIG và dây lõi thuốc là quá trình dễ dàng nhất. Hàn que dùng để khảo sát thực địa và sửa chữa nhanh chóng giữa thép không gỉ và thép đen.

Câu hỏi liên quan

Bạn có thể hàn thép không gỉ với thép mạ kẽm?

Bạn có thể hàn thép không gỉ với thép mạ kẽm nếu bạn loại bỏ lớp mạ kẽm trước. Kim loại sạch thường là thép đen. Sau đó, bạn có thể sử dụng que hàn Philstain 309 và quy trình nhiệt thấp thích hợp để hàn các kim loại khác nhau này lại với nhau. 

Hàn trên kim loại mạ kẽm tạo ra một lượng khói hàn cao . Kết hợp với khói từ que hàn inox, chúng tạo ra một môi trường nguy hiểm. Loại bỏ lớp phủ kẽm làm giảm khói.

Bạn có thể hàn thép hợp kim thấp với thép không gỉ?

Bạn có thể hàn hầu hết các loại thép hợp kim thấp với thép không gỉ bằng que hàn thích hợp (Philarc 309L hoặc Philstain 312) và quy trình hàn nhiệt thấp để tránh ô nhiễm cacbon và giảm khả năng chống ăn mòn của bộ phận không gỉ. 

Thép hợp kim thấp giống như thép cacbon với lượng thấp các nguyên tố hợp kim khác nhau. Các yếu tố được bổ sung thêm độ bền kéo và thấp nhưng đủ cho các điều kiện phục vụ, chống ăn mòn.

Nếu hàm lượng cacbon thấp hơn 0,30%, thép hợp kim thấp khó hàn hơn thép đen nhưng dễ hàn hơn thép cacbon trung bình. Sử dụng que hàn Inox Philstain 309L và hàn chúng với thép không gỉ theo quy trình đầu vào lượng nhiệt thấp nhất.

Nếu hàm lượng cacbon cao hơn, tốt nhất là sử dụng que hàn Philstain 312.

Sử dụng này giúp hàn dễ dàng mà không cần gia nhiệt trước. Nhưng bạn không thể xử lý nhiệt cho mối hàn cuối cùng.