بررسی تاثیر عملیات حرارتی برریزساختار و خواص متالورژیکی اتصال انفجاری ورق‌های فولاد زنگ نزن 304-فولاد کربنی CK45

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

محسن الله دادی ¹ (کارشناس ارشد مهندسی مواد جوشکاری، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا، ایران)
محمدرضا خانزاده قره شیران ² (استادیار، مرکز تحقیقات مهندسی پیشرفته، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)

تاریخ دریافت : 1395/11/23 تاریخ پذیرش : 1395/11/23 تاریخ انتشار : 1395/11/01

کلید واژه: ترکیبات بین فلزی, عملیات حرارتی, جوشکاری انفجاری, فاصله توقف, گردابه,

چکیده مقاله :

       دراین پژوهش به بررسی تاثیر عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال انفجاری ورق‌های فولاد زنگ نزن 304 به فولاد کربنی Ck45 که با بارانفجار ثابت و فاصله توقف متفاوت اتصال یافته پرداخته شده است. برای بررسی تاثیر دما و زمان بر روی  نمونه های جوشکاری شده، نمونه ها دردماهای C ْ250، C ْ350 و زمان های دو و چهار ساعت در کوره، عملیات حرارتی شدند. بررسی های آزمایشگاهی با استفاده از آزمون های میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون های ریز سختی سنجی و استحکام کششی برشی انجام شد. میزان نفوذ عناصر، آهن، نیکل، منگنز، کروم و ترکیب مناطق مذاب موضعی با استفاده از آنالیز EDS در نمونه ها مشخص شدند. نتایج نشان داد که با افزایشفاصله توقف از4 به 5 میلی متر، انرژی جنبشی برخوردی افزایش یافته و تغییر شکل پلاستیکی شدیدتری در فصل مشترک اتصال ایجاد شده است. نتایج متالوگرافی، نمایانگر موجی – گردابه ای شدن فصل مشترک با افزایش میزان فاصله توقف بوده است. همچنین انجام عملیات حرارتی دردمای C ْ350 و زمان 2 ساعت باعث افزایش ضخامت ترکیبات بین فلزی  فصل مشترک شده است. سختی نیز با انجام عملیات حرارتی دردمای C ْ350 و زمان 2 ساعت درنمونه های با فاصله توقف 4 و 5 میلی متر، نسبت به قبل از عملیات حرارتی به ترتیب از 91/270 به 00/171 ویکرز و از 00/279 به 00/195 ویکرز کاهش یافته است. همچنین استحکام نمونه ها به ترتیب از 21/449 به 80/370 مگاپاسکال و از 57/510 به 83/432 مگاپاسکال کاهش یافته است. تغییرات سختی و استحکام به دلیل تغییرات ضخامت منطقه بین فلزی وهمچنین افزایش اندازه دانه ها بوده است.  

چکیده انگلیسی:

In this research,the effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of explosively bonded 304 stainless steel-Ck45 Carbon steel with constant explosive ratio and different standoff were investigated. Samples were heat treated in 250⁰C  and 350⁰C  for 2 and 4 hours in the furnace, and optical microscopy, electron microscopy, micro hardness test and tensile shear test were carried out on samples. Diffusion of iron, chromium, manganese elements and chemical composition of local melted zone were investigated by EDS analysis. The results showed that by increasing standoff from 4 to 5 mm, impact kinetic energy was increased and interface was deformed under severe plastic deformation. Metallography study showed that wavy-vortex interface was created by increasing the standoff. Heat treatment at 350⁰C  for 2 h, increased the thickness of interface intermettallics compounds. Hardness in samples with 4- 5mm standoff was decreased by heat treating 350⁰C , 2 hr from 270.11 to 171.00 Hv and 279.00 to 195.00 Hv respectively. Strength of samples also decreased from 449.21 MPa to 370.81 MPa and 510.57 to 433.83 MPa respectively. The hardness and strength changes are due to a changes in intermetallics thickness and grain growth phenomenon. 

منابع و مأخذ:

1- B. S. Zlobin,  " Explosion Welding of Steel with Aluminum", Materials and Design, Vol. 24, No. 3, pp. 617–622, 2003.

2- ح. بختیاری، م. خانزاده قره شیران، "تاثیر عملیات حرارتی بر ترکیبات بین فلزی فصل مشترک جوش انفجاری فولاد زنگ نزن 321 به آلومینیم1230"، مجله مواد نوین مرودشت، جلدپنجم، شماره چهارم، 1394.

 

3- Tricarico L, Spina R, Sorgente D, Brandizzi M., "Effect of heat treatments on mechanical properties of Fe/AL explosionwelded",  structural transition joints. Materials and Design, Vol. 30, pp. 693-700, 2009.

4- B. S. Zlobin,  " Explosion Welding of Steel with Aluminum", Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 38, No. 3, pp. 374-377, 2002.                                                                                                        

5- F. Findik, R. Yilmaz and T. Somyurek, "The effects of heat treatment on the microstructure and microhardness of explosive welding", Scientific Research and Essays, 8 September, Vol. 6(19), pp. 4141-4151, 2011.        

6-  M.Acarer, B.Gulenc, F. Findik,   " Investigation of explosive welding parameters and their effects on microhardness and shear strength", Materials and Design, Vol. 24, pp. 659-664, 2003.         
 

7- R. Kacar, M.Acarer, "An investigation on the explosive cladding of 316L

stainless steel-din-P355GH steel", Materials processing Technology, Vol. 153, pp. 91-96, 2009.   

8-  S.A.A.Akbari Mousavi, P.farhadi sartangi, " Effect of Post-weld heat treatment on the interface microstructure of explosively welded titanium-stainless steel composite",                                                     

9-  J. Banker, " Aluminum-Steel Electric Transition Joints, Effects of Temperature and Time upon Mechanical Properties", Draft of Paper for presentation TMS 131st Annual Meeting, 2002.                    

10-M.Honarprisheh, M.Asemabadi and M.Sedighi "Investigation of annealing treatment on the interfacial properties of explosive-welded Al/Cu/Al multilayer". Materials and Design2012;Vol.37,pp.122–7.

11- DIN Standard Number No1۶2, "Determination of shear strength between cladding metal and parent metal in shear test",1975.

12-J. Lokaj and M.Benak, " X ray microanalysis of Al-austenitic steel boundary formed by explosion welding", metal, Vol. 5, PP. 18-20, 2010.

13- M. Acarer, B. Gulenc and F. Findik, "Study of some welding parameters of explosively joined steel parts, Proceedings of the 8th Denizli materials symposium, Denizli, Turkey; 2000. 2000, Vol.244, pp: 154-164.

14- ع دشتی ، ا. حلوایی، "بررسی اثر عملیات حرارتی بر استحکام اتصال آلومینیوم به فولاد در جوش انفجاری"، هفتمین سمینار ملی مهندسی سطح و عملیات حرارتی، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1385.