تاثیر حرارت ورودی بر ریزساختار، سختی و مقاومت به ضربه اتصالات جوش فولاد زنگ نزن دوفازی 2205 با روش GTAW

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 19، دوره 9، شماره 2، شهریور 1394، صفحه 179-196   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محمدعلی ترحم نژاد^{* 1}؛ رضا دهملائی²؛ صادق معینی فر³

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مواد، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، خوزستان

²استادیار و عضو هیات علمی، دانشگاه شهید چمران اهواز، خوزستان

³استادیار، دانشکده مهندسی، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی ، خوزستان

چکیده

در این پژوهش ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال جوش فولاد زنگ نزن دوفازی 2205 درچهار حرارت ورودی kJ/mm 0.86، 0.91، 1.02، 1.12 مورد بررسی قرارگرفت. جوشکاری با فرایند¹ GTAW با قطبیت منفی انجام شد. پس از جوشکاری تاثیر حرارت ورودی بر روی ریزساختار فلز جوش و ناحیه متاثر از حرارت توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم²EDS بررسی شد. بررسی ها نشان داد که با افزایش حرارت ورودی، تشکیل فاز فریت نسبت به آستنیت در فلز جوش کاهش و درناحیه متاثر از حرارت افزایش یافته است. علاوه بر این با افزایش حرارت ورودی، پهنای³ HAZ و اندازه دانه های فریت در این منطقه بزرگتر شد. در هر یک از اتصالات، تشکیل فاز فریت از پاس آخرتا پاس ریشه کاهش یافته است. با بررسی خواص مکانیکی اتصالات، پروفیل سختی از فلز جوش تا فلز پایه روندی کاهشی و در ناحیه متاثر از حرارت افزایشی داشت. بررسی نتایج آزمون ضربه شارپی⁴ برای نمونه ها روند افزایشی انرژی ضربه با افزایش حرارت ورودی را نشان داد. سطوح شکست نمونه ها نیز دارای مشخصه های شکست نرم بود.

کلیدواژه‌ها

فولاد زنگ نزن دوفازی؛ حرارت ورودی؛ ریز ساختار؛ خواص مکانیکی

مراجع

[1]     I. A. Armas, “Duplex Stainless Steels Brief History and Some Recent Alloys”, Recent Patents on Mechanical Engineering, Vol. 1, pp. 51-57, 2008.

 [2]     The International Molybdenum Association, “Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless”, pp. 51-53, second edition, 2009.

 [3]     Welding type 2205 code plus two duplex stainless steel with minimal risk of hot cracking, Outokumpu release note, Outokumpu stainless, Inc, 2009.

 [4]      A. Urena, E. Otero, M. V. Utrilla & C. J. Munez, “Weldability of a 2205 duplex stainless steel using plasma arc welding”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 182, pp. 624–631, 2007.

 [5]      J. Pekkarinen & V. Kujanpaa, “The effects of laser welding parameters on the microstructure of ferritic and duplex stainless steels welds” ,Physics Procedia, Vol. 5, pp. 517–523, 2010.

[6]       م. قاسمی، "بررسی تاثیر جوشکاری و حرارت ورودی بر خواص مکانیکی و ریز ساختار ی فلز جوش و ناحیه متاثر از حرارت فولاد زنگ نزن دوپلکس "SAFUREX، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی مواد، دانشگاه تهران، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، صفحه 5, 1385.

 [7]     م. صادقیان، م. شمعانیان، ع. شفیعی،" تأثیر حرارت ورودی بر ریزساختار جوش غیرمشابه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی به فولاد کم آلیاژ استحکام بالا"، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته­گری ایران، 1391.

 [8]     ASME Sec IX, Qualification Standard for Welding and Brazing Procedure, Article II, Welding Procedure Qualification, 2010.

 [9]     P. Walker & w. h. Tern, eds. CRC Handbook of Metal Etchants, CRC Press, Boca Raton, FL, PP. 1188-1199, 1991

 [10]   J. O. Nilsson, P. Jonsson & A. Wilson, “Formation of Secondary Austenite in Super Duplex Stainless Steel Metal and its Dependence on Chemical Composition”, Duplex Stainless Steel, Vol. 94, pp.39-46, 1994.

 [11]   م. رحمانی، م. شمعانیان، م. کثیری،" بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی جوش های نامشابه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازیUNS32750 به فولاد زنگ نزن آستنیتی"AISI 304L ، مجله مواد نوین، جلد 3، شماره 2، زمستان 1391.

 [12]  AWS B4.0,“Standard Methods for Mechanical Testing of Welds”, An American National Standard, 2007.

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

 [14]  A. L. Schaeffler, “Selection of Austenitic Electrodes­ for Welding Dissimilar Metals”, Welding Journal, pp. 601-620, 1947.

 [15]  J. W. Fourie, F. P. A. Robinson, “Literature review on the influence of weld-heat inputs on the mechanical and corrosion properties of duplex stainless steels”, J. S. Atr. Inst. Min. Metal, Vol. 90, No. 3, pp. 59-65, 1990.

 [16]  CK­ Worldwide, Inc, “Technical Specifications for TIG Welding”, www.CKWORLDWIDE.com, Form 116, 2008.

 [17]  D. A. Skoog, D. M. West & F. J. Holler, “Fundamentals of Analytical Chemistry”, Vol. 1, 2^nd edition, 1997.

 [18]  M. Barry, W. Andrew & O. Vasile, “Duplex stainless steel welding Best practices (Part 1)”, Stainless Steel World, Fluor Canada Ltd, Canada, November, 2007.

[19]  S. Jana, “Effect of heat input on the HAZ properties of two duplex stainless steels”, Journal of MaterialsProcessing Technology, Vol.33, pp. 247-261, 1992.

 [20]  J. D. Kordatos, G. Fourlaris & G. Papadimitriou,“ The effect of cooling rate on the mechanical and corrosion properties of SAF 2205 (UNS 31803) Duplex Stainless Steel welds”, Scripta mater, Vol. 44, pp. 401–408, 2001.

 [21]  El. M Mehtedi, S. Spigarelli, P .Pricci, C. Paternoster & E. Quandrini, “Mechanical Characterization of Phases in Duplex 2205 Stainless Steel by Nanoindentation Technique”, La Metallurgia Italiana, Vol. 9, pp. 11-16, 2010.

 [22]  J. Hay, “Mapping the Mechanical Properties of 2205 Duplex Stainless Steel”, Agilent Technologies, Document, No. 5991-0381EN, , 2013.

 [23]  E. M. Westin, “Microstructure and properties of welds in the lean duplex stainless steel LDX 2101 ”, Royal Institute of Technology School  of Industrial Engineering and Management Department of Materials Science and Engineering  Division of Physical Metallurgy, SE-10044 Stockholm Sweden, 2010.

 [24]J. Liao, “Nitride Precipitation in Weld HAZs of a Duplex Stainless Steel”, ISIJ International, Vol. 41, No. 5, pp. 460–467, 2001.