بررسی تاثیر حرارت ورودی بر ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی مقاطع جوشکاری شده آلیاژ آلومینیم 321H-5083 به روش P-MIG

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

میثم احمدی ¹ (مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران)
علی فرزادی ² (استادیار دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک)، تهران، ایران)
علیرضا یزدی پور ³ (مدیر گروه پژوهشی مهندسی جوش، پژوهشکده مهندسی مواد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر پردیس تهران)

تاریخ دریافت : 1394/09/05 تاریخ پذیرش : 1396/08/25 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: ریزساختار, ریزسختی, میگ پالسی, آلیاژ آلومینیم 321H-5083, خوردگی حفره‌ای,

چکیده مقاله :

در این پژوهش به بررسی تاثیر حرارت ورودی بر ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی جوش آلیاژ آلومینیم 321H-5083 جوشکاری شده تحت فرایند میگ پالسی پرداخته شده است. آلیاژ آلومینیم 5083 در صنایع دریایی به طور گسترده مورد استفاده قرار می­گیرد. با توجه شرایط محیطی و تماس با آب دریا، خوردگی این آلیاژ و به­خصوص منطقه جوش آن همواره مورد توجه محققین است. از فرایند قوسی فلز-گاز پالسی به­دلیل کاهش حرارت ورودی و کاهش منطقه متاثر از حرارت برای جوشکاری استفاده شده است. نتایج نشان دهنده آن است که افزایش حرارت ورودی، سبب کاهش نرخ سرد شدن نمونه­ها و رشد بیش‌تر دندریت­ها و همچنین، باعث افزایش فاصله بین بازوهای دندریتی در فلز جوش شده است. در ناحیه متاثر از حرارت، افزایش حرارت ورودی سبب پیشرفت بیش‌تر استحاله­های تبلورمجدد، رشد دانه و افزایش اندازه دانه­ها می­شود. نتایج حاصل از آزمون کشش و ریزسختی، افت خواص مکانیکی در منطقه متاثر از حرارت را نشان می­دهند. تمامی نمونه­های جوشکاری شده، مقاومت به خوردگی حفره­ای پایین­تری را نسبت به فلز پایه از خود نشان می­دهند. افزایش حرارت ورودی تاثیر قابل ملاحظه­ای بر رفتار خوردگی فلز جوش نداشته است؛ اما در ناحیه متاثر از حرارت با افزایش حرارت ورودی نمودار به سمت چپ جابه‌جا شده است که نشان دهنده بهبود رفتار خوردگی ناحیه متاثر از حرارت به­ دلیل کاهش نرخ سرد شدن و حل شدن بیش‌تر فاز β است.

چکیده انگلیسی:

       In this research, effects of heat input on microstructure, mechanical properties and corrosion behavior of 5083-H321 aluminum alloy welded joints using pulsed MIG process are investigated. AA5083 aluminum alloy is extensively used for many applications in the marine industries. Due to the environmental conditions and the presence of sea water in service, the corrosion behavior of this alloy, particularly the weld zone, has been studied by researchers. Due to lower heat input and the smaller heat-affected zone (HAZ), pulsed MIG welding process is used. The results showed that an increase in the heat input leads to a decrease in the cooling rate and an increase in the primary dendrite arm spacing in the weld metal. In the HAZ, grain size increases due to recrystallization and grain growth, with increasing the heat input. The results of tension and microhardness test show decreasing the mechanical properties in the HAZ. The weld metal in all samples exhibits a less resistance to pitting corrosion than the base metal and increasing the heat input do not have noticeable effect on the corrosion behaviors of the weld metal. However, by increasing the heat input, corrosion diagrams of the HAZ shift to the low currents which indicates an improvement in the corrosion behavior, due to the slower cooling rate and further dissolution of β phase.    

منابع و مأخذ:

1-م. لرکی و ع. فرزادی، "بررسی تاثیر پارامترهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر خوردگی
مرزدانه‌ای آلیاژ آلومینیم 5083"، سومین کنفرانس بین‌المللی مواد و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، 1393.

 2- ج. ماترز، ع. راستکردار و م. شمعانیان، جوشکاری آلومینیم و آلیاژهای آن، جهاد دانشگاهی، واحد صنعتی اصفهان، 1392.

 3- ح. دهکردی، "بررسی تأثیر دمای پیشگرم بر ریزساختار آلیاژ آلومینیم 5083 در جوشکاری به روش MIG"، فصلنامه فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دانشگاه آزاد شهر مجلسی، شماره دوم، ص 29-21، 1391.

 4- ASM Handbook, Metallography and Microstructure, Vol. 9, p. 345-359, 2003.

5- A. Aballe, M. Bethencourt, F. J. Botana, M. J. Cano and M. Marcos, "Localized alkaline corrosion of alloy AA5083 in neutral 3.5%NaCl solution", Corrosion Science, Vol. 43, pp.1657-1664, 2001.  

6- B. F. Christian and M. W. Mahoney, "The effect of friction stir processing on 5083-H321-5356 Al arc weld", Microstructral weld Microstructral and mechanical analysis", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 37, pp. 3607-3609, 2006.  

7- S. Katsas, I. Nikolaou and G. Papadimitriou, "Microstructural changes accompanying repair welding and their effect on the mechanical properties", Materails and Design, Vol. 27, pp. 968-975, 2006.

 8- S. Katsas, I. Nikolaou and G. Papadimitriou, "Corrosion resistance of repair welded naval aluminium alloys", Materials and Design, Vol. 28, pp. 831-836, 2007.

 9- ک. جعفرزاده و ت. شهرابی، "ارزیابی خوردگی آلیاژ آلومینیوم-منیزیم AA5083-H321 در محیط NaCl ساکن به روش امپدانس الکتروشیمیایی "، کنفرانس مهندسی سطح، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، 1386.

 10- J. R. Davis, Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, Materials Park, 1999.

 11- K. Nisancioglu, "Corrosion protection of aluminum alloys in seawater", Eurocorr., 2004.         

12- A. Aballe, M. Bethencourt, F. J. Botana, M. J. Cano, M. Marcos, "Influence of the cathodic intermetallics distribution on the reproducibility of the electrochemical measurements on AA5083 alloy in NaCl solutions", Corrosion Science., Vol. 45, pp. 161–180, 2003.

13- Y. Yang, T. Allen, "Direct visualization of β phase causing intergranular forms of corrosion in Al–Mg alloys", Materials Characterization., Vol. 80, pp. 76–85, 2013.         

14- A. Aballe, and M. Bethencourt, "The Influence of the Degree of Polishing of Alloy AA5083 on It S Behaviour Against Localized Alkaline Corrosion ", Corrosion Science, Vol. 43, pp. 1909-1920, 2004.

 15- A. Kumar and S. Sundarrajan, "Optimization of pulsed TIG welding process parameters on mechanical properties of AA 5456 Aluminum alloy weldments", Materials and Design, Vol. 30, pp. 1288-1297, 2009.          

16- ASTM, "Test Method for Measurement of Corrosion Potentials of Aluminum Alloys", G 69, Annual Book of ASTM Standard, American Society for Testing and Material, 1997.           

17- ف. غروی، ک. امینی و ف. فدائی فر، "بررسی استعداد به خوردگی مرزدانه ای مقاطع جوشکاری شده آلیاژ آلومینیم 6061 به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی"، مجله مواد نوین، شماره سوم، جلد پنجم، ص 135-150، بهار 1394.

 18- م. حداد سبزوار "بررسی اثر دو فرایند TIG و FSW بر خواص ناحیه‌ی جوش در جوشکاری بر خواص ناحیه‌ی جوش در جوشکاری 5083-H321"، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته‌گری ایران، 1390.

 19- Y. Liu, W. Wang, J. Xie, S. Sun, L. Wang, Y. Qian, Y. Mng and Y. Wei,     "Microstructure and mechanical properties of aluminum 5083 weldments by gas tungsten arc and gas metal arc welding", Materials Science and Engineering A,  Vol. 549., pp. 7–13, 2012.

 20- S. Krishnakumar and W. Weidong, "Effect of welding and weld repair on crack propagation behavior in aluminium alloy 5083 plates", Materials and Design, Vol. 23, pp. 201–211, 2002.  

21- J. C. Lippold, E. F. Neppes and W. F. Savage, "An Investigation of Hot Cracking in 5083-O Aluminum Alloy Weldments", Welding Research Supplement, pp. 171s-178s, 1977.