การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม 17-4PH วิธีหลีกเลี่ยงการแตกร้าวในการตกตะกอน-โลหะผสมที่แข็งตัว - ความรู้

17-4PH จะต้องเชื่อมในสารละลาย-ที่ผ่านการบำบัด + สภาพเก่า - ไม่เคยอยู่ในสภาวะที่ได้รับการบำบัดเท่านั้น- ซึ่งมีการยืดตัวต่ำถึง 2.5%
เปิดเตาอบที่อุณหภูมิขั้นต่ำ 150–200 องศา (300–400 องศา F) เพื่อป้องกันไม่ให้ไฮโดรเจน-เกิดการแตกตัวด้วยความเย็น
ใช้โลหะเติม ER630 / E630 เพื่อความแข็งแรง-ข้อต่อที่เข้ากัน ER309L สำหรับการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกัน-กับเหล็กกล้าคาร์บอน
หลัง-การบำบัดความร้อนด้วยการเชื่อม (PWHT) จำเป็นต้องได้รับการบำบัดด้วยสารละลายเต็มรูปแบบ - ที่ 1,040 องศา ตามด้วยการบ่มที่ 480–620 องศา เพื่อคืนคุณสมบัติทางกลที่สม่ำเสมอ
การแตกร้าวที่ร้อนนั้นเกิดจากการแยกทองแดงที่ขอบเขตของเกรน การแคร็กเย็นนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกและการแตกตัวของไฮโดรเจน
GTAW (TIG) เป็นกระบวนการเชื่อมที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่สำคัญเนื่องจากมีการป้อนไฮโดรเจนต่ำและการควบคุมความร้อนที่แม่นยำ

Welding 17-4PH Stainless Steel

คุณสมบัติ	ค่า	แหล่งที่มา
การกำหนด UNS	S17400	มาตรฐาน ASTM A564
ชื่อทางการค้าทั่วไป	17-4PH / ชนิด 630	อมส 5604
ความหนาแน่น	7.80 ก./ซม. (0.282 ปอนด์/นิ้ว3)	คู่มือ ASM เล่ม. 1
ช่วงการหลอมละลาย	1404–1440 องศา (2560–2625 องศาฟาเรนไฮต์)	เอกสารข้อมูลโลหะพิเศษ
เงื่อนไข A UTS	1005–1023 MPa (146–148 ksi)	ข้อมูลการทดสอบเหล็กพิเศษ Fushun
H900 มีอายุ UTS	1213–1310 MPa (176–190 ksi)	ASTM A564 / หลายแหล่ง
H1150 อายุ UTS	930–1005 MPa (135–146 ksi)	ASTM A564 / หลายแหล่ง
นางอุณหภูมิ	~132 องศา (270 องศาฟาเรนไฮต์)	MaterialWelding.com
เอ็มเอฟ อุณหภูมิ	~32 องศา (90 องศาฟาเรนไฮต์)	MaterialWelding.com
แนะนำให้อุ่นก่อน	150–200 องศา (300–400 องศาฟาเรนไฮต์)	AWS D1.6 / การเชื่อมวัสดุ
PWHT อุณหภูมิ	480–620 องศา (900–1150 องศาฟาเรนไฮต์)	ASTM A564 / หลายแหล่ง
โลหะฟิลเลอร์ (จับคู่)	ER630 / E630	AWS A5.9 / ลินคอล์น อิเล็คทริค

ที่มา: ASTM A564-19a; เอ็มเอส 5604L; คู่มือ ASM เล่ม. 1; เหล็กพิเศษ Fushun (2025); MaterialWelding.com; เอกสารข้อมูลสินค้า Lincoln Electric ER630

17-4PH(UNS S17400, ASTM A564 ประเภท 630) เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดตกตะกอนมาร์เทนซิติก-ที่ทำให้แข็ง (PH) ต่างจากเกรดออสเทนนิติกทั่วไป เช่น 304 หรือ 316 ซึ่งได้ความแข็งแกร่งมาจากการทำงานเย็นเพียงอย่างเดียว 17-4PH ได้รับคุณสมบัติทางกลผ่านการบำบัดความร้อนสอง-ขั้นตอน: การหลอมสารละลายตามด้วยการบ่ม สิ่งนี้สร้างความแข็งแกร่งของผลผลิตตั้งแต่ 790 MPa ถึงมากกว่า 1300 MPa - ประมาณ 3 ถึง 5 เท่าของเหล็กกล้าไร้สนิม 304 อบอ่อน

ความแตกต่างทางโลหะวิทยาที่สำคัญคือการตกตะกอนของอนุภาคที่มีทองแดงระดับนาโน-อุดม- ในระหว่างอายุ อนุภาคเหล่านี้จะขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ เพิ่มความแข็งแรงโดยไม่ทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่สเตนเลสเป็นที่รู้จัก อย่างไรก็ตาม กลไกการตกตะกอน-แบบเดียวกันนี้สร้างความท้าทายเฉพาะตัวระหว่างการเชื่อม - ความท้าทายที่หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม จะนำไปสู่การแตกร้าวโดยตรง

What Makes 17-4PH Different from Other Stainless Steels

องค์ประกอบทางเคมี

องค์ประกอบ	น้ำหนัก %	บทบาทในอัลลอยด์
คาร์บอน (ซี)	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.07	ควบคุมความแข็งของมาร์เทนไซต์ เก็บไว้ต่ำเพื่อรักษาความสามารถในการเชื่อม
โครเมียม (Cr)	15.0 – 17.5	ให้ความต้านทานการกัดกร่อนผ่านฟิล์ม Cr₂O₃ แบบพาสซีฟ
นิกเกิล (พรรณี)	3.0 – 5.0	ทำให้ออสเทนไนต์คงตัว; ส่งผลต่ออุณหภูมิของนางสาว
ทองแดง (ลูกบาศ์ก)	3.0 – 5.0	การตกตะกอนเบื้องต้น-องค์ประกอบที่ทำให้แข็งตัว สร้างโซน Cu-rich GP
ไนโอเบียม (Nb)	0.15 – 0.45	เครื่องกลั่นเมล็ดพืช สร้าง NbC คาร์ไบด์เพื่อจำกัดการเจริญเติบโตของเมล็ดพืช
แมงกานีส (Mn)	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.00	สารกำจัดออกซิไดซ์; ทดแทนนิกเกิลบางชนิด
ซิลิคอน (ศรี)	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.00	สารกำจัดออกซิไดซ์; ช่วยเพิ่มความลื่นไหล
ฟอสฟอรัส (P)	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.040	ควบคุมไม่ให้ร้อนสั้น
ซัลเฟอร์ (S)	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.030	ควบคุมไม่ให้แตกร้าวจากความร้อน

ที่มา: ASTM A564-19a ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับแท่งและรูปทรงสเตนเลสสตีลที่ผ่านการชุบแข็งตามอายุ-ทั้งแบบรีดร้อนและเย็น-

การแตกร้าวในรอยเชื่อม 17-4PH เกิดขึ้นจากกลไกที่แตกต่างกันสองประการ ได้แก่ การแตกร้าวร้อนที่เกิดจากการแยกตัวของทองแดง และการแตกร้าวเย็นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก รวมกับความเค้นตกค้างและไฮโดรเจน การทำความเข้าใจว่ากลไกใดมีอิทธิพลเหนือสถานการณ์ที่กำหนดเป็นก้าวแรกสู่การป้องกัน

การแคร็กแบบร้อน (การแคร็กแข็งตัว)

การแตกร้าวร้อนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าโซลิดัสระหว่างการแข็งตัวของรอยเชื่อม ในปี 17-4PH ผู้ร้ายหลักคือทองแดง ที่ประมาณ 4% โดยน้ำหนัก ทองแดงจะยังคงอยู่ในสถานะของเหลวนานกว่าเมทริกซ์เหล็ก-โครเมียมที่อยู่รอบๆ ระหว่างการแข็งตัว สิ่งนี้จะสร้างฟิล์มของเหลวที่มี Cu- เข้มข้นตามขอบเขตของเกรน ซึ่งเป็นฟิล์มที่ไม่สามารถรองรับแรงดึงที่เกิดจากการหดตัวของรอยเชื่อมได้ ผลลัพธ์ที่ได้: รอยแตกตามขอบเกรน มักมองเห็นได้บนพื้นผิวงานเชื่อมหรือในแนวกึ่งกลางแนวเชื่อม

หลักฐาน: งานวิจัยที่ตีพิมพ์โดย Fushun Special Steel (ธันวาคม 2025) เกี่ยวกับข้อต่อท่อหล่อแบบแรงเหวี่ยง 17-4PH (ความหนาของผนัง φ1100 มม. × 60 มม.) บันทึกว่าการเชื่อมในสารละลาย-สภาพที่ได้รับการบำบัด - โดยที่การยืดตัวเพียง 2.5–3.5% และความแข็ง 316–320 HBW - ทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากความร้อน เข้มข้นบริเวณรอยเชื่อมร่องวี

การแคร็กด้วยความเย็น (ไฮโดรเจน-การแคร็กแบบเหนี่ยวนำ / HIC)

โดยทั่วไปการแตกร้าวเย็นจะเกิดขึ้นหลายชั่วโมงหรือหลายวันหลังการเชื่อม โดยต้องมีเงื่อนไขสามประการที่เกิดขึ้นพร้อมกัน: โครงสร้างจุลภาคของมาร์เทนซิติกที่ไวต่อปฏิกิริยา ไฮโดรเจนที่แพร่กระจายได้อย่างเพียงพอ และความเค้นตกค้างของแรงดึง. 17-4PH มีความไวสูงเนื่องจากอุณหภูมิเริ่มต้นของมาร์เทนไซต์ (Ms ‐ 132 องศา ) และอุณหภูมิสิ้นสุด (Mf ‐ 32 องศา ) หมายความว่าการเชื่อมจะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ที่แข็งและเปราะที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ - ต่ำกว่าจุดที่ไฮโดรเจนสามารถแพร่กระจายออกไปได้มาก

อุณหภูมิ Ms ที่ 132 องศามีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยการเชื่อมจะเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์หลังจากที่หดตัวและสร้างความเค้นตกค้างจำนวนมาก ไฮโดรเจนที่ติดอยู่ในเมทริกซ์มาร์เทนไซต์ชนิดแข็งนี้สามารถทำให้เกิดการแตกร้าวที่ล่าช้าอย่างร้ายแรงได้

การเปรียบเทียบประเภทรอยแตก

ประเภทรอยแตก	ช่วงอุณหภูมิ	สาเหตุหลัก	รูปร่าง	กลยุทธ์การป้องกัน
การแข็งตัว (ร้อน) การแคร็ก	1200 องศา – โซลิดัส	Cu-ฟิล์มของเหลวเข้มข้นที่ขอบเกรน	ตามขอบเกรน เส้นกึ่งกลาง หรือพื้นผิว	เชื่อมในสภาพเก่า (A มากกว่าหรือเท่ากับ 14%); ควบคุมการแยก Cu
HAZ Liquation แคร็ก	1,150 องศา – โซลิดัส	NbC / Cu- เฟสสมบูรณ์ละลายใน HAZ	intergranular ติดกับเส้นฟิวชัน	จำกัดการป้อนความร้อน หลีกเลี่ยงปริมาณ Nb ที่มากเกินไปในฟิลเลอร์
ไฮโดรเจน-ทำให้เกิดการแคร็กเย็น	< 200°C (delayed)	มาร์เทนไซต์ + H₂ + ความเค้นแรงดึง	ข้ามแกรนูลหรือตามขอบเกรน, ใต้ผิวดิน	อุ่นไฟ 150–200 องศา ; กระบวนการต่ำ-H₂ (GTAW); หลัง-ให้ความร้อนทันที
ความเครียด-การคลายเครียด	500–700 องศาระหว่าง PWHT	การตกตะกอนของคาร์ไบด์ + การผ่อนคลายความเครียด	ตามขอบเกรน ใน HAZ หรือบริเวณที่มีเม็ดหยาบ-	ควบคุมอัตราการทำความร้อนเป็น PWHT; หลีกเลี่ยง-อายุที่มากเกินไป

แหล่งที่มา: Fushun Special Steel (2025); Sindo Kou, โลหะผสมการเชื่อม (3rd Ed., Wiley, 2021); AWS D1.6/D1.6M:2017, รหัสการเชื่อมโครงสร้าง - เหล็กกล้าไร้สนิม

17-4PH จะต้องเชื่อมในสภาวะ-ที่ผ่านการอบด้วยความร้อนเต็มที่ (สารละลาย-อบอ่อน + บ่มแล้ว) - ไม่เคยอยู่ในสภาวะ-ดับ สารละลาย-ที่ผ่านการบำบัดเท่านั้น การตัดสินใจเพียงครั้งเดียวนี้เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการป้องกันการแตกร้าวของรอยเชื่อม

ข้อมูลไม่ชัดเจน ในสารละลาย-ที่ได้รับการบำบัด-เฉพาะเงื่อนไข (เงื่อนไข A) 17-4PH มีการยืดตัวเพียง 2.5–3.5% และลดพื้นที่เพียง 6–7% เท่านั้น นี่คือค่าความเหนียวของวัสดุที่เปราะ ภายใต้ความเครียดจากความร้อนของการเชื่อม โลหะฐานที่เปราะบางจะไม่สามารถเปลี่ยนรูปเพื่อรองรับการหดตัวของรอยเชื่อมได้ - รอยแตกจะเริ่มต้นและแพร่กระจาย

ในทางตรงกันข้าม หลังจากการบำบัดด้วยสารละลายที่ 1,040 องศา ตามด้วยอายุที่ 520 องศา การยืดตัวจะเพิ่มขึ้นเป็น 14.0–14.5% และลดพื้นที่เป็น 35–40% - ซึ่งความเหนียวดีขึ้น 5 เท่า หลังจากการบ่มที่ 620 องศา (สภาวะ H1150) การยืดตัวจะอยู่ที่ 15.0–18.5%

17-4PH Stainless Steel Correct Pre-Weld Condition

ก่อน-สภาพการเชื่อม: การเปรียบเทียบความเหนียว

สถานะการบำบัดความร้อน	UTS (เมกะปาสคาล)	YS (เมปาสคาล)	การยืดตัว A (%)	รา ซี (%)	ความแข็ง (HBW)	เชื่อมได้?
วิธีแก้ไข-ได้รับการรักษาแล้ว (1040 องศา เงื่อนไข A)	1005–1023	876–892	2.5–3.5	6–7	316–320	ไม่ - เปราะ
สารละลาย + 520 องศา Aged (เทียบเท่า H900)	1213–1225	1118–1126	14.0–14.5	35–40	388–391	ใช่ - มีความเหนียวดี
สารละลาย + 620 องศา Aged (เทียบเท่า H1150)	991–1005	861–876	15.0–18.5	46–50	327–335	ใช่ - ความเหนียวดีเยี่ยม

ที่มา: Fushun Special Steel Co., Ltd., 'การวิเคราะห์รอยแตกร้าวในการตัดและการเชื่อมแบบร้อนของข้อต่อท่อเหล็กสแตนเลส 17-4PH' (ธันวาคม 2025) ข้อมูลที่ได้รับการตรวจสอบตามข้อกำหนด ASTM A564

สำหรับข้อต่อที่มีความแข็งแรง-ตรงกัน ER630 (GTAW/GMAW) หรือ E630 (SMAW) คือตัวเลือกมาตรฐาน สำหรับการเชื่อมโลหะ-ที่แตกต่างกัน แนะนำให้ใช้ ER309L เนื่องจากมีส่วนประกอบเป็นเฟอร์ไรต์และทนทานต่อการแตกร้าวแบบเจือจาง

คู่มือการเลือกโลหะฟิลเลอร์

การผสมโลหะฐาน	ฟิลเลอร์ GTAW/GMAW	อิเล็กโทรด SMAW	การจับคู่ความแข็งแกร่ง	หมายเหตุการใช้งาน
17-4PH ถึง 17-4PH	ER630 (ER17-4PH)	E630-15/16	การแข่งขันแบบเต็ม (UTS มากกว่าหรือเท่ากับ 930 MPa หลังจาก PWHT)	ตัวเลือกมาตรฐานสำหรับข้อต่อโลหะผสม-เดียวกัน ต้องใช้ PWHT
17-4PH ถึง 15-5PH	ER630	E630-15/16	แมทช์เต็มๆ	เคมีที่เข้ากันได้ กำหนดการ PWHT เดียวกัน
17-4PH ถึงเหล็กกล้าคาร์บอน (A36, 1045)	ER309L	E309L-15/16	โอเวอร์แมตช์กับเหล็กกล้าคาร์บอน การแข่งขันต่ำกว่าวันที่ 17-4PH	เฟอร์ไรต์ 8–12% ป้องกันการแตกร้าวจากการเจือจาง ไม่สามารถยอมรับ PWHT ได้
17-4PH ถึง 304/304L	ER309L	E309L-15/16	เพียงพอสำหรับด้าน 304	เป็นที่ต้องการมากกว่า ER308 สำหรับการต้านทานการแตกร้าว
17-4PH ถึง 316/316L	ER309L (โม)	E309LMo-15/16	เพียงพอ	โมลิบดีนัม-รูปแบบแบริ่งเพื่อความต้านทานการเกิดรูพรุนที่ดีขึ้น
17-4PH (ลำดับความสำคัญความเหนียว)	ER308L	E308L-15/16	Undermatch (ความแรงต่ำกว่า)	ใช้เมื่อความเหนียวสูงมากกว่าความแข็งแกร่ง ไม่มี PWHT อาจเพียงพอ
17-4PH (บริการอุณหภูมิสูง)	ERNiCr-3 (อินโคเนล 82)	ENiCrFe-2/3	Undermatch บนโลหะฐาน	ดีที่สุดสำหรับการบริการ > 400 องศา ; ต้านทานการแตกร้าวได้ดีเยี่ยม

แหล่งที่มา: AWS A5.9/A5.9M:2017 (ลวดเชื่อมและแท่งเชื่อมสเตนเลสสตีลเปลือย); AWS A5.4/A5.4M:2012 (อิเล็กโทรดสแตนเลสแบบมีหลังคา); เอกสารข้อมูลของ Lincoln Electric ER630; ข้อมูลทางเทคนิคของวอชิงตันอัลลอยด์ ER630

การเชื่อมทังสเตนอาร์กด้วยแก๊ส (GTAW/TIG) เป็นกระบวนการที่ต้องการสำหรับการใช้งาน 17-4PH ที่สำคัญ เนื่องจากมีปริมาณไฮโดรเจนต่ำ การควบคุมความร้อนที่แม่นยำ และคุณภาพการเชื่อมที่เหนือกว่า GMAW (MIG) และ SMAW (Stick) เป็นที่ยอมรับสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญน้อยกว่า การเชื่อมพลาสม่าอาร์ก (PAW) เหมาะสำหรับงานที่มีความหนา

การเปรียบเทียบกระบวนการเชื่อม

กระบวนการ	ความเสี่ยงจากไฮโดรเจน	การควบคุมอินพุตความร้อน	ผลผลิต	การใช้งานทั่วไป
GTAW (TIG)	ต่ำมาก (โล่ก๊าซเฉื่อย)	การควบคุมกระแส/พัลส์อิสระ - ที่ยอดเยี่ยม	ต่ำ-ปานกลาง	ข้อต่อที่สำคัญ, ส่วนบาง, รูตทะลุ, การบินและอวกาศ
GMAW (MIG)	ต่ำ-ปานกลาง	โหมดพ่น/พ่นเป็นจังหวะดี -	สูง	ส่วนที่มีความหนาปานกลาง การผลิต
สมาว (สติ๊ก)	ปานกลาง (อิเล็กโทรดเคลือบฟลักซ์-)	ปานกลาง	ต่ำ-ปานกลาง	การเชื่อมภาคสนาม การซ่อมแซม ข้อต่อการเข้าถึงที่จำกัด-
อุ้งเท้า (พลาสม่า)	ต่ำมาก	ยอดเยี่ยม	ปานกลาง	Thick sections (>25 มม.) การเชื่อมท่ออัตโนมัติ
SAW (ส่วนโค้งที่จมอยู่ใต้น้ำ)	ต่ำ (ป้องกันฟลักซ์)	ปานกลาง	สูงมาก	แผ่นหนา ตะเข็บตามยาว งานสั่งทำร้าน
ลำแสงเลเซอร์ (LBW)	ต่ำมาก	ยอดเยี่ยม	สูง	ส่วนประกอบที่แม่นยำ ส่วนบาง ระบบอัตโนมัติ

แหล่งที่มา: AWS D1.6/D1.6M:2017; คู่มือ ASM เล่ม. 6 - การเชื่อม การประสาน และการบัดกรี; Sindo Kou, โลหะผสมการเชื่อม (ฉบับที่ 3, 2021)

แนวทางการป้อนความร้อน

อินพุตความร้อนสำหรับ 17-4PH ควรควบคุมไว้ที่ 0.8–2.0 กิโลจูล/มม. การป้อนความร้อนที่มากเกินไปจะทำให้โครงสร้างเกรน HAZ หยาบและเพิ่มความกว้างของโซนที่นิ่มลง การป้อนความร้อนไม่เพียงพออาจเสี่ยงต่อการขาดฟิวชันและอัตราการทำความเย็นที่รวดเร็วซึ่งทำให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งมากเกินไป สำหรับการเชื่อมแบบหลายรอบ อุณหภูมิระหว่างการเชื่อมไม่ควรเกิน 200 องศา

พารามิเตอร์	GTAW (TIG)	GMAW (MIG)	สมาว (สติ๊ก)
ช่วงปัจจุบัน	80–250 A (ดีซีเอ็น)	150–350 A (DCEP)	80–200 A (DCEP)
ช่วงแรงดันไฟฟ้า	10–18 V	22–32 V	20–28 V
ความเร็วในการเดินทาง	50–200 มม./นาที	200–500 มม./นาที	100–300 มม./นาที
อินพุตความร้อนทั่วไป	0.5–1.5 กิโลจูล/มม	0.8–2.0 กิโลจูล/มม	0.8–2.0 กิโลจูล/มม
ก๊าซป้องกัน	100% อาร์หรืออาร์ + 2% H₂	อาร์ + 2% O₂ หรือ อาร์ + 2% CO₂	N/A (มีฟลักซ์ชีลด์)
อัตราการไหลของก๊าซ	10–20 ลิตร/นาที	15–25 ลิตร/นาที	N/A

ที่มา: MaterialWelding.com, 'วิธีเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม 17-4PH: คู่มือฉบับสมบูรณ์'; คู่มือ ASM เล่ม. 6.

การเชื่อม 17-4PH ทั้งหมดต้องอุ่นเครื่องอย่างน้อย 150 องศา (300 องศา F) เพื่อป้องกันการแตกร้าวที่เกิดจากความเย็นที่เกิดจากไฮโดรเจน สำหรับส่วนที่หนาและการตัดพลาสมา ความต้องการในการอุ่นก่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

What Preheat and Interpass Temperature Is Required

ข้อกำหนดในการอุ่นเครื่องตามแอปพลิเคชัน

แอปพลิเคชัน	เปิดเครื่องขั้นต่ำ	ช่วงที่แนะนำ	เหตุผล
GTAW/GMAW (บาง น้อยกว่าหรือเท่ากับ 12 มม.)	150 องศา (300 องศาฟาเรนไฮต์)	150–200 องศา (300–400 องศาฟาเรนไฮต์)	อัตราการเย็นตัวช้าเพื่อให้ไฮโดรเจนเกิดการแพร่กระจายก่อน Ms (132 องศา )
SMAW (ทุกความหนา)	200 องศา (400 องศาฟาเรนไฮต์)	200–250 องศา (400–480 องศาฟาเรนไฮต์)	อิเล็กโทรด SMAW มีความเสี่ยงไฮโดรเจนที่แพร่กระจายได้สูงกว่า
GTAW/GMAW (thick, >25 มม.)	200 องศา (400 องศาฟาเรนไฮต์)	200–300 องศา (400–570 องศาฟาเรนไฮต์)	มวลความร้อนที่มากขึ้น=การระบายความร้อนเร็วขึ้น; การอุ่นเครื่องที่สูงขึ้นจะชดเชย
การตัดพลาสม่าอาร์ค	450 องศา (840 องศาฟาเรนไฮต์)	450–600 องศา (840–1110 องศาฟาเรนไฮต์)	ป้องกันการเกิดมาร์เทนไซต์เปราะใน HAZ ที่ตัด; ช่วยให้สามารถแบ่งเบาตัวเอง-ได้
เชื่อมกับเหล็กกล้าคาร์บอน	200 องศา (400 องศาฟาเรนไฮต์)	200–250 องศา (400–480 องศาฟาเรนไฮต์)	ชดเชยการขยายตัวทางความร้อนส่วนต่าง

แหล่งที่มา: AWS D1.6/D1.6M:2017; เหล็กพิเศษ Fushun (2025); MaterialWelding.com (2025)

อุณหภูมิระหว่างทาง

ต้องรักษาอุณหภูมิระหว่างทางระหว่างการอุ่นขั้นต่ำและ 200 องศา (สูงสุด) หากอุณหภูมิระหว่างทางลดลงต่ำกว่าค่าอุ่นขั้นต่ำ ให้-ให้ความร้อนอีกครั้งก่อนดำเนินการต่อ หากเกิน 200 องศา ให้ปล่อยให้ชิ้นงานเย็นลงก่อนจึงจะเคลือบรอบถัดไป ความเสี่ยงในการทะลุผ่านเกิน 200 องศาจะทำให้โครงสร้างเกรน HAZ หยาบและทำให้คุณสมบัติทางกลหลังการเชื่อม-เสื่อมลง

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด แนะนำให้ใช้การบำบัดเต็มรูปแบบที่อุณหภูมิ 1,040 องศา (1900 องศา F) ตามด้วยการทำความเย็นแบบควบคุมและการบ่มตามเวลาที่อุณหภูมิบริการเป้าหมาย สำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญน้อยกว่า การบําบัดการเสื่อมสภาพเพียงครั้งเดียวที่ 480–620 องศาอาจเพียงพอ - แต่เฉพาะในกรณีที่โลหะฐานก่อนการเชื่อมอยู่ในสภาพที่มีอายุเต็มที่เท่านั้น

ตาราง PWHT มาตรฐานสำหรับการเชื่อม 17-4PH

ขั้นตอน	อุณหภูมิ	เวลา	วิธีการทำความเย็น	วัตถุประสงค์
1. การบำบัดด้วยสารละลาย	1,040 องศา ± 15 องศา (1900 องศาฟาเรนไฮต์ ± 25 องศาฟาเรนไฮต์)	30–60 นาที (ความหนา 1 ชม./นิ้ว)	ระบายความร้อนด้วยอากาศหรือดับน้ำมัน	ละลายตะกอน Cu; ทำให้การเชื่อมเป็นเนื้อเดียวกัน + โครงสร้างจุลภาค HAZ
2. อายุ - H900	482 องศา ± 8 องศา (900 องศาฟาเรนไฮต์ ± 15 องศาฟาเรนไฮต์)	1 ชั่วโมง	แอร์เย็น	ความแข็งแรงสูงสุด (40–47 HRC); ความเหนียวลดลง
3. อายุ - H1025	552 องศา ± 8 องศา (1,025 องศาฟาเรนไฮต์ ± 15 องศาฟาเรนไฮต์)	4 ชั่วโมง	แอร์เย็น	ความสมดุลของความแข็งแกร่ง (35–42 HRC) และความเหนียว
4. อายุ - H1075	580 องศา ± 8 องศา (1,075 องศาฟาเรนไฮต์ ± 15 องศาฟาเรนไฮต์)	4 ชั่วโมง	แอร์เย็น	ปรับปรุงความเหนียว; ความแข็งแรงปานกลาง (33–39 HRC)
5. อายุ - H1150	621 องศา ± 8 องศา (1150 องศาฟาเรนไฮต์ ± 15 องศาฟาเรนไฮต์)	4 ชั่วโมง	แอร์เย็น	ความเหนียวและความเหนียวสูงสุด (28–37 HRC) เหมาะที่สุดสำหรับโครงสร้างแบบเชื่อม

ที่มา: ASTM A564-19a; เอ็มเอส 5604L; คู่มือ ASM เล่ม. 4 - การอบชุบ; เอกสารข้อมูลทางเทคนิค Jacquet Metals 17-4PH (2025)

เมทริกซ์การตัดสินใจ PWHT

ข้อกำหนดการสมัคร	PWHT ที่แนะนำ	สภาพที่เป็นผล	ความแข็งที่คาดหวัง
ความแข็งแรงสูงสุด ความต้านทานการสึกหรอ	1,040 องศา + 482 องศา อายุ (H900)	H900	40–47 เหล็กแผ่นรีดร้อน
มีความแข็งแรงสูง + ความเหนียวปานกลาง	1,040 องศา + 552 องศา อายุ (H1025)	H1025	35–42 เหล็กแผ่นรีดร้อน
ความแข็งแกร่งที่สมดุล + ความเหนียวที่ดี	1,040 องศา + 580 องศา อายุ (H1075)	H1075	33–39 เหล็กแผ่นรีดร้อน
ความเหนียวสูงสุด โครงสร้างรอย	1,040 องศา + 621 องศา อายุ (H1150)	H1150	28–37 เหล็กแผ่นรีดร้อน
บริการการกัดกร่อน สภาพแวดล้อม H₂S	1,040 องศา + ดับเบิ้ลเอจ 621 องศา (H1150D)	H1150D	24–33 HRC (ต่อ NACE MR0175)
การเชื่อมแบบซิงเกิล{0}} โลหะพื้นฐานก่อน-	การบ่มที่อุณหภูมิก่อนการเชื่อมเดิม-เท่านั้น	เมื่อ-มีอายุมากขึ้น	±2 HRC ของต้นฉบับ

ที่มา: ASTM A564-19a; NACE MR0175/ISO 15156-3 (สำหรับบริการ H₂S); คู่มือ ASM เล่ม. 4.

17-4PH ให้ความสมดุลระหว่างต้นทุน ความพร้อมใช้งาน และความสามารถในการเชื่อมระหว่าง-เหล็กสเตนเลสชุบแข็ง. 15-5PH ให้ความเหนียวตามขวางที่เหนือกว่าในส่วนที่หนา ในขณะที่ 13-8Mo ให้อัตราส่วนความแข็งแรงต่อความเหนียวสูงสุดสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ

คุณสมบัติ	17-4PH (S17400)	15-5PH (S15500)	13-8Mo (S13800)	17-7PH (S17700)
โครงสร้างจุลภาค	มาร์เทนซิติก	มาร์เทนซิติก	มาร์เทนซิติก	กึ่ง-ออสเทนนิติก
Cr/นิ/อื่นๆ	15–17.5 / 3–5 / 3–5 ลูกบาศก์เมตร	14–15.5 / 3.5–5.5 / 2.5–4.5 ลูกบาศก์เมตร	12.25–13.25 / 7.5–8.5 / 2–2.5 โม + 0.9–1.35 อัล	16–18 / 6.5–7.75 / 0.75–1.5 อัล
UTS สูงสุด (อายุ)	1310 MPa (190 กิโลปอนด์/ตารางนิ้ว)	1310 MPa (190 กิโลปอนด์/ตารางนิ้ว)	1520 เมกะปาสคาล (220 กิโลปอนด์/ตารางนิ้ว)	1,240 เมกะปาสคาล (180 กิโลปอนด์/ตารางนิ้ว)
คะแนนความสามารถในการเชื่อม	ดี (เมื่ออายุมากขึ้น)	ดี (เมื่ออายุมากขึ้น ความเหนียว HAZ ดีขึ้น)	ยุติธรรม (ต้องระบุ PWHT ที่แม่นยำ)	แย่ (การเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อน หลีกเลี่ยงการเชื่อม)
โลหะฟิลเลอร์	ER630	ER630	ER13-8Mo (พิเศษ)	ไม่แนะนำให้ทำการเชื่อม N/R -
จำเป็นต้องอุ่นเครื่องก่อนไหม?	ใช่ (150–200 องศา )	ใช่ (150–200 องศา )	ใช่ (200–300 องศา)	N/A
PWHT ทั่วไป	1,040 องศา + 480–อายุ 620 องศา	1,040 องศา + 480–อายุ 620 องศา	927 องศา + หนาว + 510–593 องศา	หลายขั้นตอนที่ซับซ้อน-
ข้อได้เปรียบที่สำคัญ	ราคาที่ดีที่สุด + ความพร้อมใช้งาน	ความเหนียวตามขวางที่ดีขึ้น	ความแข็งแกร่ง+ความเหนียวสูงสุด	มีความแข็งแรงสูงในรูปแบบแผ่น
ข้อเสียเปรียบที่สำคัญ	ความทนทานของ HAZ ต่ำกว่า	ต้นทุนที่สูงขึ้น ขนาดที่จำกัด	การควบคุม PWHT ที่เข้มงวด	ไม่สามารถเชื่อมได้ในทางปฏิบัติ

ที่มา: ASTM A564-19a; เอมส์ 5604L, เอมส์ 5659, เอมส์ 5629, เอมส์ 5528; คู่มือ ASM เล่ม. 1 - คุณสมบัติและการเลือก เทคโนโลยี Seather, '17-4 PH กับ 15-5 PH Stainless Steel' (2026)

ถาม: คุณสามารถเชื่อม 17-4PH ในสถานะที่ได้รับ (เงื่อนไข A) ได้หรือไม่

ตอบ: ไม่ใช่ - และนี่เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการแตกร้าวของรอยเชื่อมใน 17-4PH สภาวะ A (เฉพาะที่เคลือบด้วยสารละลาย) มีการยืดตัวเพียง 2.5–3.5% ทำให้วัสดุเปราะเกินไปสำหรับรองรับแรงเค้นในการเชื่อม บ่มวัสดุก่อนการเชื่อมเสมอ (การยืดตัวขั้นต่ำมากกว่าหรือเท่ากับ 14%) หรือดำเนินการบำบัดแบบเต็ม + บ่มหลังการเชื่อม หากการแปรรูปต้องมีการขึ้นรูปตามเงื่อนไข A

ถาม: ฉันควรใช้โลหะเติมชนิดใดในการเชื่อม 17-4PH กับเหล็กกล้าคาร์บอน

ตอบ: ใช้ ER309L (GTAW/GMAW) หรือ E309L (SMAW) ER309L มีองค์ประกอบประมาณ 24% Cr และ 13% Ni ซึ่งมีเฟอร์ไรต์เพียงพอ (8–12%) เพื่อต้านทานการแตกร้าวจากการเจือจางเมื่อ 17-4PH และเหล็กกล้าคาร์บอนผสมกันในสระเชื่อม อย่าใช้ ER630 สำหรับการเชื่อมที่แตกต่างกัน - เนื่องจากสารเคมีที่เจือจางแล้วอาจทำให้เกิดองค์ประกอบที่ไวต่อการแตกร้าว

ถาม: การอุ่นเครื่องจำเป็นจริงๆ สำหรับ 17-4PH หรือไม่

ตอบ: ใช่ - ต้องอุ่นเครื่องที่ 150–200 องศาเพื่อป้องกันการแตกร้าว หากไม่มีการอุ่น รอยเชื่อมและ HAZ จะเย็นลงอย่างรวดเร็วจนต่ำกว่าอุณหภูมิ Ms (132 องศา) ทำให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่แข็งและเปราะเพื่อดักจับไฮโดรเจน การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วยังทำให้เกิดความเค้นดึงตกค้างสูงอีกด้วย ปัจจัยทั้งสามนี้ - มาร์เทนไซต์แข็ง ไฮโดรเจนที่กักไว้ และความเค้นดึง - เป็นสภาวะคลาสสิกสามประการสำหรับการแคร็กเย็น

ถาม: ฉันสามารถข้าม-การให้ความร้อนหลังการเชื่อมได้หรือไม่ หากรอยเชื่อมผ่านการตรวจสอบด้วยสายตา

ตอบ: ไม่ แม้ว่าการเชื่อมจะดูปราศจากข้อบกพร่อง- แต่โครงสร้างจุลภาคแบบเชื่อม-นั้นประกอบด้วยมาร์เทนไซต์ที่ไม่มีการอบชุบซึ่งมีความแข็งสูง (อาจ > 45 HRC) และความเหนียวต่ำ PWHT มีความสำคัญต่อ: (1) ปรับอุณหภูมิมาร์เทนไซต์ (2) ตกตะกอนทองแดงเพื่อคืนความแข็งแรง และ (3) บรรเทาความเครียดจากการเชื่อมที่ตกค้าง การข้าม PWHT จะทำให้ข้อต่อไวต่อความล่าช้าในการแตกร้าวและความล้มเหลวเปราะในการให้บริการ

ถาม: H900 และ H1150 สำหรับการเชื่อม 17-4PH แตกต่างกันอย่างไร

ตอบ: H900 (อายุที่ 482 องศา / 900 องศา F) ให้ความแข็งแรงสูงสุด (1310 MPa UTS, 40–47 HRC) แต่มีความเหนียวและความเหนียวต่ำกว่า - โดยทั่วไปไม่แนะนำให้ใช้กับโครงสร้างแบบเชื่อม เนื่องจากอุณหภูมิการเสื่อมสภาพต่ำไม่สามารถปรับอุณหภูมิมาร์เทนไซต์ในการเชื่อมได้เพียงพอ H1150 (อายุที่ 621 องศา / 1150 องศา F) ให้ความแข็งแรงต่ำกว่า (1005 MPa UTS, 28–37 HRC) แต่มีความเหนียว ความเหนียว และความต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นดีขึ้นอย่างมาก - ทำให้เป็นสภาวะที่ต้องการสำหรับการผลิตแบบเชื่อม ภาชนะรับความดัน และส่วนประกอบในบริการ H₂S (NACE MR0175)

ถาม: สามารถเชื่อม 17-4PH กับสแตนเลส 304 หรือ 316 ได้หรือไม่

ตอบ: ได้ โดยใช้โลหะเติม ER309L การเชื่อมจะมีความแข็งแรงต่ำกว่าโลหะฐาน 17-4PH (ตรงกับด้าน 304/316) แต่ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม สำหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงเต็มที่ 17-4PH บนทั้งสองด้านของข้อต่อ ให้ใช้ ER630 และออกแบบข้อต่อเพื่อแยกการเปลี่ยนผ่านของโลหะที่ไม่เหมือนกัน

ถาม: ทำไมเหล็กสแตนเลส 17-4PH ถึงแตกมากกว่า 304 สแตนเลสระหว่างการเชื่อม?

ตอบ: 304 เป็นสเตนเลสออสเทนนิติกที่มีโครงสร้างผลึก FCC ซึ่งยังคงความเหนียวจากอุณหภูมิห้องจนถึงจุดหลอมเหลว - ไม่มีของแข็ง-การเปลี่ยนสถานะ. 17-4PH ผ่านการเปลี่ยนแปลงมาร์เทนซิติกในระหว่างการทำความเย็น (ออสเทนไนต์ → มาร์เทนไซต์เริ่มต้นที่ 132 องศา ) ซึ่งสร้าง: (1) การขยายตัวของปริมาตร 3–4% ที่ทำให้เกิดความเครียดภายใน (2) เฟสมาร์เทนไซต์ BCT แบบแข็ง ไวต่อการแตกตัวของไฮโดรเจน และ (3) การแยก Cu ระหว่างการแข็งตัว ปัจจัยทั้งสามนี้ - ขาดหายไปใน 304 - คือสิ่งที่ทำให้ 17-4PH เกิดการแคร็กได้ง่าย