بررسی ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن AISI304L به فولاد ASTMA514 به روش جوشکاری قوس تنگستن تحت گاز محافظ
محورهای موضوعی : روش ها و فرآیندهای نوین در تولید
موسی توکلی
1
(مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)
عباس سعادت
2
(مرکز تحقیقاتی مهندسی پیشرفته، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)
محمدرضا خانزاده قره شیران
3
(مرکز تحقیقاتی مهندسی پیشرفته، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران)
کلید واژه: جوشکاری غیرمشابه, فولاد زنگ نزن آستنیتی, فولاد کوئنچ تمپر شده و ریز ساختار,
چکیده مقاله :
چکیده در این پژوهش، ریز ساختار و خواص مکانیکی جوش‌های غیر مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304L به فولاد ASTM A514 مورد بررسی گرفته است. بدین منظور، روش جوشکاری قوس تنگستن-گاز با استفاده از دو نوع فلز پرکننده ER309L و ERNiCr-3 استفاده شده است. پس از جوشکاری، ریز ساختار مناطق مختلف هر اتصال شامل فلزات جوش، مناطق متأثر از حرارت، فصل مشترک‌ها و مناطق مخلوط نشده مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. فلز جوش ERNiCr-3 ریز ساختار کاملاً آستنیتی ایجاد نموده و ریز ساختار فلز جوش ER309L به صورت فریت اولیه همراه با مقداری آستنیت در پایان انجماد بوده است. همچنین، خواص مکانیکی شامل استحکام خمشی، کششی، مقاومت در برابر ضربه، سختی نمونه‌ها بررسی شده است. در آزمایش کشش تمامی نمونه‌ها از منطقه متأثر از حرارت فلز پایه فولاد زنگ نزن آستنیتی 304L و به صورت نرم دچار شکست شده است. میزان استحکام کششی اتصال ایجاد شده با فلز پرکننده ERNiCr-3، MPa593 و با فلز پرکننده ER309L، MPa556 شده است. میزان انرژی جذب شده در اتصال ایجاد شده، فلز پرکننده ERNiCr-3 به طور میانگین 117 ژول و با فلز پرکننده ER309L، 95 ژول شده است. فلز جوش ERNiCr-3 بیشترین سختی، 156 ویکرز را دارا بوده، در حالی که فلز جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی ER309L، 127 ویکرز کمترین مقدار را دارا بود. می‌توان نتیجه گرفت برای اتصال بین فلز پایه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI304L به فولاد کوئنچ و تمپر شده ASTMA514، ماده پرکننده‌ی ERNiCr-3 ویژگی‌های بهتری از لحاظ خواص مکانیکی ارائه داده است.
In the present study, Dissimilar welding of austenitic stainless steel AISI 304L to Quenched and Tempered Steel ASTM A514 was investigated by gas tungsten arc welding process. Two filler metals including (ERNiCr-3) and austenitic stainless steel 309l (ER309L) were used. Microstructure of nugget, heat affected zone, inter face and unmixed zone (UMZ) was studied by optic microscopy and scanning electron microscopy equipped with energy disperse spectrometry (EDS). The investigations showed completely austenitic structure as dendrite for ERNiCr-3 weld metal and primary ferrite with austenitic matrix for 309l weld metal. Mechanical properties including tensile and bending strength, impact resistance, hardness and fractography of the specimen was studied. The entire specimen underwent ductile fracture in HAZ in the tension test. Tensile strength in ER309L and ERNiCr-3 had increment of 556 Mpa and 593 Mpa respectively. Impact thoughtless in join induced by ERNiCr-3 filler was 117 J while it was 95 J for ER309L. The maximum and minimum hardness was related to the ERNiCr-3 (156 Vickers) and ER309L (127 Vickers), respectively. Finally, according to mechanical properties, it can be concluded that in dissimilar welding of austenitic stainless steel AISI 304 L to Quenched- Tempered Steel ASTM A514, The ERNiCr-3 filler is better than ER309L.
[1] J. C. Lippold, D. J. Koteki, “Welding Metallurgy and Weldability of Stainless Steels”, John Wiley & Sons Inc, 2005.
[2] پ، شایان فر و م، شمعانیان، " جوشکاری غیر مشابه کوئنچ – تمپر ASTM A517 به فولاد زنگ نزن AISI316Lو تاثیر بهینه سازی پارامترهای جوشکاری بر ریز ساختار"، مجله فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره3، صفحه 75-89، 1393.
[3] م، رحمانی و م، شمعانیان " ارزیابی ریز ساختار جوش های غیر مشابه فولاد زنگ نزن سوپر دو فازی UNS32750 به فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI304L"، مجله فرآیندهای نوین در مهندسی مواد،شماره 1، صفحه 1-9، 1392.
[4] م، شمعانیان و ع، اشرفی، متالورژی جوشکاری(ویرایش دوم)، مرکز نشر دانشگاهی صنعتی اصفهان، 1385.
[5] N. Arivazhagan, S. Surendra, S. Prakash & G. M. Reddy, “Investigation on AISI 304 Austenitic Stainless Steel to AISI 4140 Low Alloy Steel Dissimilar Joints by Gas Tungsten Arc Electron Beam and Friction Welding”, Materials and Design, ،Vol. 32, pp. 3036–3050, 2011.
[6] J. Yan, M. Gao & X. Zeng, “Study on microstructure and mechanical properties of 304 stainless steel joints by TIG, laser”, Optics and Lasers in Engineering ،Vol. 48، PP. 512-517, 2010.
[7] ASME, Sec II, Part C, Specifications For Welding Rods , Electrods and Filler Metals, 2004.
[8] Naffakh, H. Shamanian & M. Ashrafizadeh, “Dissimilar welding of AISI 310 austenitic stainless steel to nickel-based alloy Inconel 657”, Journal of materials processing, Vol. 209, pp. 3628-3639, 2009.
[9] M. Dehmolaei, M. Shamanian & A. Kermanpur, “Factors Affecting Weldability Improvement of Dissimilar Welds of Aged, HP Stainless Steel and Alloy 800”, International Journal of ISSI, Vol. 5, pp. 15-21, 2008.
[10] H. Shah Hosseini, M. Shamanian & A. Kermanpur, “Characterization of microstructures and mechanical properties of Inconel 617/310 stainless steel dissimilar welds”, Materials Characterization, Vol. 62, pp. 425-431, 2011.
[11] ح. شاه حسینی، م.شمعانیان و ا.کرمان پور، '' ارزیابی خواص مکانیکی اتصال غیر مشابه اینکونل 617 به فولاد زتگ نزن آستنیتی 310 AISA"، نهمین کنفرانس جوش و بازرسی، صفحه 14-21، 1387.
[12] M. Reddy, G. Mohands & T. Tagore, “Welding studies of high-strength low- alloysteel using austenitic fillers”, Journal of Materials Processing, Vol. 1, pp. 213-228, 2000.
[13] L. Schaeffler, “Selection of Austenitic Electrodes for Welding Dissimilar Metals”, Welding Journal, pp. 601-620, 1947.
[14] c. Jang, J. Lee & S. Jong, “Mechanical Property Variation Within Inconel 82/182 Dissimilar Metal Weld between Low Alloy Steel and 316 Stainless Steel”, Department of Nuclear and Quantum Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology, pp. 1-23, 2002.
[15] م، شمعانیان و م. رحیمی'' متالورژی جوشکاری و جوش پذیری فولادهای زنگ نزن'' انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 13.
_||_