Ферит в метала на заваръчния шев

Ферита е основен съставен елемент във феритните и дуплексни неръждаеми стомани. Малки количества ферит често могат да бъдат открити също в мартезитните и в повечето аустенитни стомани. Съдържанието на ферит в заварения метал може да повлияе на редица свойства, включително корозионна устойчивост, жилавост, устойчивост при продължително излагане на високи температури, устойчивост срещу горещи пукнатини и т.н.

Аустенита е по-жилав и по-пластичен от ферита, особено при ниски температури, не е феромагнитен и крехките фази при високи температури са по-малко вероятни. 
От друга страна, ферита е високо устойчив срещу пукнатини в резултат на корозия под напрежение, феромагнитен е и обикновено е с по-висока граница на провлачване от аустенита.

Важен аспект на ферита в метала на заваръчния шев е свързан с поведението при кристализация. 
Общоприето е, че заварявани метали, които кристализират като аустенит са по податливи към горещи пукнатини от тези, които първоначално кристализират като ферит. 
До голяма степен това се дължи на по-високата разтворимост във ферита на легиращите и примесните елементи които увеличават риска от горещи пукнатини. 
Поради тази причина, повечето заварени метали, включително стандартните аустенитни типове като 308 и 316, са създадени така, че първоначално да се кристализация като ферит, с цел повишаване устойчивостта срещу горещи пукнатини. 
Това означава, че аустенита се формира главно, когато първовоначалния ферит се трансформира по време на охлаждане. 
Следователно, съдържанието на ферит при стайни температури не е същото като по време на процеса на кристализация и зависи от скоростта на охлаждане.

Измерване и прогнозиране съдържанието на ферит

Определяне съдържаието на ферита често се изисква за квалифициране на заваръчния процес и също така често е определящо и добавъчните метали. 
Феритното съдържание може да бъде измерено чрез техника на преброяване на феритното число, магнитни методи или може да бъде прогнозирано на базата на химичния състав на заваряваните метали.

Измерване съдържанието на ферит 
Има два метода за измерване съдържаието на ферит в метала на заваръчния шев и в основните материали: (а) техника на преброяване на феритното число и (б) магнитни методи. 
Техника на преброяване на феритното число дава феритното съдържание в проценти ферит (понякога отбелязано ПФ). Магнитните методи взимат предвид различните магнитни свойства на ферита и аустенита – ферита е феромагнитен, докато аустенита - не е. 
Феритно Число (ФЧ) се присвоява на дадено ниво магнитно привличане, дефинирано от основните стандарти, чрез употребата на магнитна везна. 
Познати са инструменти с търговското име MagneGage. Важно е да се разбере, че няма точно определена връзка между Феритното Число и процента ферит, тъй като ФЧ зависи не само от процента ферит, но и от състава. 
Феритното Число е приблизително еквивалентно на процента ферит при ниски стойности, но ще бъде по-голямо при по-високи стойности на процента ферит.

a) Техника на преброяване на феритното число използва директно микроскопско измерване на подходящо подготвени проби и отразява феритното съдържание в процент ферит. 
Това е деструктивен метод, тъй като се изисква полирано и ецвано металографско сечение. 
Поради тази причина не може да се използва за вече завършени, заварени детайли, но може да се използва на представителни мостри на заваръчни процеси. 
Основното предимство на метода на преброяване на феритното число е, че може да се прилага на всички микроструктури, включително тесните ЗТВ. 
Въпреки това, техниката на преброяване на феритното число е сравнително бавна и трудоемка. 
Сравнителни проучвания също така показват доста големи разминавания между различни лаборатории и оператори.

b) Инструментите за магнитни измервания на феритното съдържание във Феритно Число (ФЧ) са базирани на един от два принципа. 
Те използват или постоянен магнит и измерват силата на отделяне (пр. MagneGage) или употребяват вихров ток, за да измерят магнитните свойства (пр. Fisher Feritscope). 
И двата метода принципно са недеструктивни, въпреки че употребата на MagneGage изисква гладка полирана проба и е по-малко подходящ за полеви приложения. 
Въпреки това, съществува ръчно преносимо оборудване на базата на метода на вихровия ток, което може да се използва върху заварки с минимална предварителна подготовка на повърхнините. 
Всички магнитни методи изискват употребата на основни първични стандарти/еталони (постоянен магнитен принцип) или вторични стандарти/еталони (метод на вихровия ток), 
за да може оборудването да бъде калибрирано и да се осъществи точно измерване на ФЧ.

Прогнозиране съдържанието на ферит 
Прогнозиране съдържанието на ферит в метала на заваръчния шев, може да бъде извършено на базата на химическия състав на метала на заваръчния шев. 
Съществуват няколко прогнозни диаграми, като найновите диаграми правят прогнози за Феритното Число, вместо проценти ферит.

Диаграмата на Шефлер е вече на повече от петдесе години, това е доста остарял способ за прогнозиране съдържаието на ферит в заварените неръждаеми стомани, и е последвана от диаграмата на ДеЛонг, която отделя внимание на важността на съдържанието на азот. 
Днес, найчесто използваната диаграма за прогнозиране съдържанието на ферит, и приета от ASME през 1995 е диаграмата WRC – 1992. 
Съществуват също така и други системи, включително и някои основаващи се на Неутрални Мрежи (Neutral Network). 
Всички тези методи зависят от точния химически анализ на метала на заваръчния шев. 
Когато се използва сертифициран състав на заваръчните консумативи, трябва също така да бъде отбелязано, че те не е задължително да съвпадат със състава на метала на заваръчния шев,в зависимост от смесването на метала на шева с основните материали и заваръчните параметри.

Коментари 
При определянето, измерването или прогнозирането на съдържанието на ферит, следните факти трябва да бъдат взети под внимание: 

• Съдържанието на ферит в реалните заварени съединения зависи от многобройни фактори, най-важните от които са състава на добавъчните материали, смесването на метала на шева с основния материал, разтварянето на азот и скоростта на охлаждане. 
• Феритът не е хомогенно разпределен в метала на заваръчния шев. Например, съдържанието на ферит по принцип е по-ниско в разделителната повърхнина между два заваръчни слоя, тъй като нагряването от нанасянето на следващия слой е причина част от ферита да се преобразува в аустенит. 
• Изискване за съдържание на ферит в определени граници след термообработката след заваряване (ТОСЗ) принципно е неосъществимо, тъй като ферита преминава в други фази по време на ТОСЗ. 
• Измерването и предвиждането на съдържанието на ферит не е точна наука:

 - Нереалистично е да се изисква и измереното и пресметнатото ФЧ за даден наварен метал да попаднат в тесни граници.
 -Химическият анализ допуска непостоянства и дори при диаграмата WRC-92 съществува вероятност за грешка от порядъка на ± 4 ФЧ в границите 0-18 ФЧ.
 -Проучване, в което вземат участие 17 лаборатории в 8 държави, организирано от Международния Институт по Заваряване, сочи че могат да се очакват разминавания от около ± 20% в измерените стойности между различните лаборатории при изпитване на реални заварки.