Диаграммы WRC-1988 и WRC-1992

В середине 1980-х годов подкомиссия по сварке нержавеющих сталей Сварочного исследовательского совета США развернула работу по пересмотру диаграмм Шеффлера и Делонга для возможности более точного прогнозирования содержания феррита. В 1988 г. в исследовании, финансируемом этим советом, авторы работы предложили новую диаграмму для прогнозирования, которая покрывала расширенный диапазон химических составов сталей с ферритным числом, равным от 0 до 100, по сравнению с диапазоном диаграммы Делонга (от 0 до 18 FN). Эта диаграмма (рис. 3.13) также включила границы характера кристаллизации, рассчитанные благодаря работам других исследователей, и получила наименование "Диаграмма WRC-1988". Диаграмма была разработана на основе базы данных при выполнении примерно 950 сварок изготовителями электродов, исследовательскими институтами и на базе сведений технических источников. Многомерный линейный регрессионный анализ и другие статистические методики, использованные в разработке такой диаграммы, подробно рассмотрены в работе. Особенность этой диаграммы состоит в том, что данные химического анализа были заимствованы из многочисленных источников в отличие от предыдущих диаграмм, базирующихся на результатах исследований конкретных авторов и поэтому свободных от тенденциозности при анализе химического состава.

Были разработаны новые формулы эквивалентов, в которых из уравнения никель-эквивалент был удален коэффициент для марганца, чтобы устранить систематическое завышение FN для высоколегированного металла швов. Эти данные также использовались для сравнения диаграммы WRC-I988 с диаграммой Делонга, при этом было выявлено, что новая диаграмма более точная. Для диаграммы WRC-1988 формулы эквивалентов имеют вид

После представления диаграмма WRC-1988 была рассмотрена и оценена. Автор работы использовал независимые значения 200 сварных швов для того, чтобы подтвердить повышенную точность прогнозирования диаграммы по сравнению с диаграммой Делонга. После опубликования диаграммы WRC-1988 эффект влияния меди на содержание феррита стал предметом значительного интереса в связи с увеличением использования дуплексных нержавеющих сталей, которые могли иметь содержание меди до 2 %. Автор работы показал, что добавление коэффициента для меди в никель-эквивалент диаграммы WRC-1988 улучшает точность прогнозирования FN, когда медь является важным легирующим элементом. Он предложил значение коэффициента для концентрации меди от 0,25 до 0,30.

Значения коэффициентов для меди в формулах никель-эквивалент Шеффлера и Делонга были предложены различными исследователями, полагая, что медь является важным элементом при определении содержания феррита. Многие исследователи, включая авторов приведенных работ, предложили значение коэффициента для меди: 0,3 -Ferree; 0,44 — Hull; 0,5 — Potak и Sagalevich; 0,6 — Castro и deCadenet. Используя данные автора работы как основу, Kotecki предложил коэффициент для меди в формуле никель-эквивалент, равный 0,25.

В 1992 г. авторы работы предложили новую диаграмму, которая была идентична диаграмме WRC-1988, за исключением того, что в формуле никель-эквивалент коэффициент для меди был равен 0,25:

Диаграмма WRC-1992 представлена на рис. 3.14. Определив, что диаграмма была ограничена в диапазоне прогнозирования феррита по сравнению с диаграммой Шеффлера, они также предложили расширенную версию диаграммы для возможности прогнозирования FN для сварки разнородных металлов. Принимая во внимание, что «расширенные» оси позволяют нанести на диаграмму широкий диапазон химических составов основного и присадочного металлов, прогнозированное диаграммой значение FN действительно только тогда, когда химический состав металла сварных швов находится в пределах оригинальных изоферритных линий диаграммы (от 0 до 100 FN). Экстраполяция линий FN могла бы привести к ошибочным прогнозам, так как пределы линий FN были определены по первоначальной базе данных.

В настоящее время диаграмма WRC-1992 является самой точной диаграммой, доступной для прогнозирования ферритного числа при сварке аустенитных и дуплексных нержавеющих сталей. Она была принята во всем мире и включена во множество международных стандартов, заменив диаграмму Делонга в стандарте ASMЕ. Недостаток диаграммы WRC-1992, как и тех, которые ей предшествовали — это отсутствие коэффициента для титана. Аналогично ниобию титан — мощный карбидообразователь, он может оказывать влияние на равновесие фаз, удаляя углерод из матрицы. При отсутствии углерода он также является ферритообразующим элементом. Автор работы установил в формуле хром-эквивалент значение коэффициента для титана 2,2, а автор работы — значение 3,0. Однако немногие из аустенитных нержавеющих сталей содержат титан при его концентрации в металле более 0,2 %. Введение титана с коэффициентом от 2 до 3 в формулу хром-эквивалент диаграммы WRC-1992 может повысить точность прогнозирования FN.