بهبود مقاومت به شکست فلز جوش فولاد میکروآلیاژی استحکام بالا به روش جوشکاری زیر پودری چهارسیمه با استفاده از اعمال سیکل های حرارتی یک و دو مرحله ای
محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
صادق معینی فر
1
(استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران)
کلید واژه: فولاد میکرو آلیاژی, سیکل‌های حرارتی, انرژی شکست, فریت چندوجهی, مارتنزیت/آستنیت,
چکیده مقاله :
فولاد میکروآلیاژی استحکام بالا را قبل از جوشکاری به صورت نورد گرم یا سرد تهیه می‌کنند. پس از جوشکاری، فلز جوش برای تامین خواص مکانیکی مناسب تحت عملیات حرارتی قرار خواهد گرفت. عملیات حرارتی مورد نظر، تابکاری همراه با حرارت دهی مجدد فلز جوش، سپس سرد کردن بسیار آهسته در کوره برای دستیابی به استحکام شکست مناسب می‌باشد. در این پژوهش از آزمون ضربه شارپی برای بررسی مقاومت در برابر شکست این فولاد استفاده گردید. هم‌چنین برای بررسی دقیق‌تر ریزساختارها قبل و پس از اعمال سیکل‌های حرارتی از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. با توجه به نتایج، انرژی شکست بهینه مربوط به سیکل تابکاری شده در دمای °C950 و حرارت دهی مجدد در دمای °C650 است. در این سیکل حرارتی، ریزساختار نهایی شامل پرلیت/بینیت در کنار فریت چندوجهی و حضور تعداد زیادی از ناخالصی‌های اکسید فلزی بوده است. بررسی سطح شکست نشان دهنده آن است که ریزساختار پرلیت/بینیت در کنار فریت چندوجهی در مقایسه با نمونه صرفاً فریتی/پرلیتی، شکست نرم‌تری را از خود نشان می‌دهد. در نمونه‌ای با بیش‌ترین انرژی شکست، کم‌ترین مقدار سختی در مقایسه با دیگر نمونه‌های عملیات حرارتی شده مشاهده گردید.
The high strength micro alloyed steels befor welding are prepare with hot or cold rolling. After welding, the weld metal region heat-treated to provide good mechanical properties. The heat treatment is annealing and reheating to different peak temperatures then cooling down very slowly in the furnace to achieve the best fracture strength. In this research, the Charpy impact were used to evaluate the fracture resistance of the weld of metals. The optical microscopy and scanning electron microscopy were used for study of the microstructure before and after apply of thermal cycles. According to results the optimum resistance to fracture was shown in the cycle of annealing to peak temperature of 950 °C and reheating in the second cycle to temperature peak of 650 °C. The thermal cycle of the final microstructure consists of pearlite/ bainite and polygonal ferrite along with a large number of metal oxide impurities. Evaluation of fracture surfaces indicate that the microstructure of pearlite/bainite and polygonal ferrite as compared with only ferritic/pearlitic has shown more ductile fracture. The samples with the highest fracture resistance has shown low hardness in comparison with other samples that were heat treated.
1-“Guidelines for the Classification of Ferritic Steel Weld Metal Microstructure Constituents using the Light Microscopy’’, International Institute of Welding, IIW DOC. IX, pp. 1533-88, 1988.
2- O. Grong, D.L. Olson and T.H. North “Microstructure and Properties of Steel Weld Metals’’, Ferrous Alloys Weldments Trans. Tech. Publications, pp. 21-46, 1992.
3-G. M. Evans, “The Effect of Nickel n Microstructure and Properties of C-Mn All-Weld Metal Deposits’’, Welding Research Abroad 37, Vol. 41, 1991.
4-سیندو کو، مترجمان مرتضی شمعانیان و علی اشرفی،" متالورژی جوشکاری ویرایش دوم" دانشگاه صنعتی اصفهان، ص.ص 411-408، 1388.
5-Y. Liu, Y. Feng, Q. Ma and X. Song, ”Dynamic fracture toughness of X70 pipeline steel and its relationship with arrest toughness and CVN”, Maeterials and Design, Vol. 23, pp. 693-699, 2002.
6-V. B. T. Fiho, A. S. Guimaraes, J. C. P. Fiho and R.P.R. Parnhos, “Normalizing Heat Treatment effect on low alloy steel Weld Metals”, Brazilian Manufacturing Congress COBEF, Vol. XXVI, pp. 62-66, 2004.
7-G. Krauss and S.W. Thompson, “Ferritic carbon Microstructures in Steels Continuously Cooled Low- and Ultralow-carbon Steels’’, ISIJ, Vol. 35, pp. 937–45, 1995.
8-C.H. Lee and H.K.D.H. Bhadeshia, “Effect of Plastic Deformation on the formation of Acicular Ferrite’’, Mater. Sci. Eng. A 360, pp. 249–257, 2003.
9-J. Wang, G. Li and A. Xiao, “A Bainite-Ferrite Multi-Phase Steel Strengthened by Ti-Microalloying”, Materials Transactions, Vol. 52, No. 11, pp. 2027-2031, 2011.
10-E. Erisir, S. Gumus and O.G. Bilir, “Microstructural characterization of Medium carbon dual phase steels after intermediate quenching”, Metal Conference, Czech Republic, Vol. 13, pp. 1-6, 2013.
11-A. Ray, S. K. Paul and S. Jha, “Effect of inclusions and microstructural characterization on the mechanical properties and fracture behaviors of a high-strength low alloy steel”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 4, pp. 679-688, 1995.
12-A.J. Lozano and J.T.P. Mesones, “Evaluation of the mechanical properties after thermal treatment of structural hot rolled multiphase steel”, Revista De Metallurga, Madrid, Vol 43 (6), pp. 448-457, 2007.
13-Jing, N., Li, Q., Ying, L. L., Lei, M., Rong, F.Y. and Xun, Z. J., “Tempering microstructure and mechanical properties of pipeline steel X80”, Trans.Nonferrous, Met. Soc., Chnia, Vol. 19, pp. 573-578, 2009.
14-M. Moser, “Fractography with the SEM Failure analysis”, Electron Microscopy in Solid State Physics, pp. 367-385, 2007.
15-C.L. Davis and J.E. King, “Cleavage initiation in the intercritically reheated coarse grained heat affected zone: part I. Fractographic evidence”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 25, pp. 563-573, 1994.
16-C.L. Davis and J.E. King, “Cleavage initiation in the intercritically reheated coarse grained heat affected zone: part II. Failure criteria and statistical effects”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 27, pp.3019-3029, 1996.
_||_