ارزیابی خواص مکانیکی جوش های غیر مشابه فولاد زنگ نزن AISI 347 به فولاد کم آلیاژ ASTM A335

محورهای موضوعی : فرآیندهای شکل دهی فلزات و ترمومکانیکال

ایمان حاجیان نیا ¹

1 - دانشگاه مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان

تاریخ دریافت : 1396/11/02 تاریخ پذیرش : 1397/03/28 تاریخ انتشار : 1397/04/01

کلید واژه: خواص مکانیکی, فولاد زنگ نزن آستنیتی, واژه‌های کلیدی: جوشکاری غیرمشابه, فولاد کم آلیاژ,

چکیده مقاله :

دراین تحقیق، خواص مکانیکی جوش های غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 347 AISI به فولادکم آلیاژ ASTM A335 با استفاده از روش قوسی تنگستن-گاز با قطبیت منفی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از دو فلز پرکننده ERNiCr-3 و ER309L استفاده شد. برای بدست آوردن ساختار مطلوب و خواص مکانیکی عالی در اتصالات مذکور، کنترل حرارت ورودی و عملیات حرارتی پیشگرم، از جمله پارامترهای موثر و قابل کنترل بود. ریزساختار فلزات پایه و فلزات جوش، با استفاده از میکروسکوپ نوری مورد ارزیابی قرار گرفت و برای بررسی سطوح شکست، از میکروسکوپ الکترونی روبشی1(SEM) استفاده شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که یک ساختار دو فازی شامل مناطق دندریتی و بین دندریتی در فلز جوش ERNiCr-3 با انجماد به صورت آستنیتی و در فلز جوش ER309L ساختاری شامل فریت اولیه استخوانی شکل در زمینه آستنیت مشاهده شد. همچنین خواص مکانیکی، شامل استحکام خمشی، استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه، سختی و نیز شکست نگاری نمونه‌ها بررسی شد. در آزمایش کشش تمامی نمونه‌ها، از منطقه 2HAZ فلز پایه فولادکم آلیاژ 335A و به صورت نرم دچار شکست شدند.

چکیده انگلیسی:

In this study, the mechanical properties of dissimilar welding of austenitic stainless steel AISI 347 to low alloy steel ASTM A335 prepared by gas tungsten arc welding process using direct current electrode negative polarity have been investigated. For this purpose, two filler metals including ER309L and ERNiCr-3 were used. In order to achieve suitable structure and excellent mechanical properties in the mentioned joints, controlling of the heat input and preheating were among the effective and controllable parameters. The microstructure of the base metals and weld metals, were evaluated using optical microscopy and scanning electron microscopy was used to analyze fracture surface. Microstructural evaluations showed that a two-phase structure consisting of dendritic and inter-dendritic regions with primary austenite solidification in ERNiCr-3 weld metal, and the primary skeleton-shaped ferrite with austenitic matrix in the 309L weld metal was observed. Also mechanical properties including the bend test, ultimate strength, impact resistance and hardness were investigated. All the specimen underwent ductile fracture in HAZ in the tension test. The maximum fracture energy related to the ERNiCr-3 the welded specimen. The maximum and minimum hardness corresponded to the ERNICr-3 and ER309L, respectively. Finally, it can be calculated that for the joints, between the austenitic stainless steel AISI 347 to low alloy steel A335, the ERNICr-3 filler provided the optimum qualities.

منابع و مأخذ:

 

[1]    H. ShahHosseini, M. Shamanian & A. Kermanpur, “Characterization of microstructures and mechanical properties of Inconel 617/310 stainless steel dissimilar weldsˮ, Materials Characterization, Vol. 62, pp. 425-431, 2011.

 

[2]    J. C. Lippold & D. Koteki, “Welding Metallurgy and Weldability of Stainles Steelsˮ, John Wiley and Sons, New Jersey, 2005.

 

[3]    H. Naffakha, M. Shamaniana & F. Ashrafizadeh, “Dissimilar Welding of AISI 310 Austenitic Stainless Steel to Nickel-Based Alloy Inconel 657ˮ, Journal of Materials Processing, Vol. 209, pp. 3628-3639, 2008. 

 

[4]    N. Arivazhagan & S. SurendraSingh, “Investigation on AISI 304 Austenitic Stainless Steel to AISI 4140 Low Alloy Steel Dissimilar Joints by Gas Tungsten Arc, Electron Beam and Friction Weldingˮ, Materials and Design, Vol. 32, pp. 3036–3050, 2011.

 

[5]    R. L. Klueh & L. King, “Austenitict Stainless Steel-Ferritic Steel Weld Joint Failuresˮ, Welding Journal, Vol. 61, pp. 302-311, 1982.

 

[6]    A. A. Omar, “Effects of Welding Parameters On Hard Zone Formation at Dissimilar Metal Weldsˮ, Welding Journal, Vol. 77, pp. 86-93, 1998.

 

[7]    V. Kumslytis, A. V. Valiulis & O. Cernasejus, “The strength-related characteristics of chromium molybdenum P5 steel dependence on postweld heat treatment parametersˮ, Echanika, pp. 27-30, 2008.

 

[8]    ASME Sec IX, “Qualification Standard for Welding and Brazing Procedure, Article II, Welding Procedure Qualificationˮ, American Society of Mechanical Engineers, Edition: 2^th, 2001.

 

[9]    ASM Handbook, “Metallography and Microstructuresˮ, ASM International, Materials Park, Ohio, Vol. 9, 2002.

 

[10] R. Dehmolaie, M. Shamanian & A. Kermanpour, “Microstructural characterization of dissimilar welds alloy 800 and HP heat–resistant steelˮ, Materials Characterization, Vol. 59, pp. 1447-54, 2008.

[11] H. Muesch, “Welding of material grade TP 347ˮ, Nuclear Engineering and Design, Vol. 2, pp. 155-161, 2003.

 

[12] M. J. Torkamany, J. Sabbaghzadeh & M. J. Hamedi, “Effect of laser welding mode on the microstructure and mechanical performance of dissimilar laser spot welds between low carbon and austenitic stainless steelsˮ, Materials and Design, Vol. 34, pp. 666–672, 2011.

 

[13] M. Tan, E. Akiyama, H. Habazaki & A. Kawashima, “The role of chromium and molybdenum in passivation of amorphous Fe-Cr-Mo-P-C alloys in deaerated 1 M HClˮ, Corrosion Science, Vol. 38, pp. 2137-2151, 1996.

 

[14] G. Kaishu, X. Xiaodong, X. Hong & W. Zhiwen, “Effect of aging at 700 °C on precipitation and toughness of AISI 321 and AISI 347 austenitic stainless steel weldsˮ, Nuclear Engineering and Design, Vol. 23, pp. 2485–2494, 2005.

 

[15] L. LI & R. Messler, “Segregation of Phosphorus and Sulfur in Heat-Affected Zone Hot Cracking of Type 308 Stainless Steelˮ, Welding Journal, pp. 78-84, 2002.

 

[16] U. Anwar, M. Hani & M. Tawancy, “Nureddin M. Abbas, Failure of weld joints between carbon steel pipe and 304 stainless steel elbowsˮ, Engineering Failure Analysis, Vol. 12, pp. 181–191, 2005.