تاثیر عملیات حرارتی بر روی ریزساختار، سختی و استحکام فصل مشترک جوش انفجاری فولادزنگ نزن 321 به آلومینیم 1230

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 4، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 27-41   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محمدرضا خانزاده قره شیران^{* 1}؛ حمید بختیاری²؛ سید علی اصغر اکبری موسوی³

¹استادیار، مرکز تحقیقات مهندسی پیشرفته، واحد شهرمجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، مجلسی، اصفهان

²کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

³دانشیار، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد تهران، پردیس دانشکده فنی، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش تأثیر عملیات حرارتی بر شکل گیری ترکیبات بین فلزی اتصال انفجاری لوله­های غیر همجنس فولاد زنگ نزن آستنیتی 321 به آلومینیم 1230، سختی و استحکام آنها بررسی شده است. خواص ریزساختار فصل مشترک  با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری اشعه ایکس و ریز سختی سنجی ارزیابی شدند. نتایج نشان می­دهد که با انجام عملیات حرارتی  ضخامت لایه بین فلزی فصل مشترک افزایش یافته است. نتایج آزمون ریزسختی­سنجی نشان می­دهد که سختی ترکیبات بین فلزی با انجام عملیات حرارتی کمتر شده است. همچنین عملیات حرارتی باعث کاهش استحکام فصل مشترک شده که دلیل آن افزایش ضخامت لایه های بین فلزی، تمرکز تنش و رشد ترک ها بوده است.

کلیدواژه‌ها

جوشکاری انفجاری؛ فولاد زنگ نزن آستنیتی 321؛ آلومینیم1230؛ عملیات حرارتی؛ سختی؛ استحکام فصل مشترک

مراجع

[1]     B. S. Zlobin, “Explosion Welding of Steel with Aluminum”, Materials and Design, Vol. 24, PP. 617–622, 2003.

 

[2]     H. DaneshManesh & A. KarimiTaheri, “The effect of annealing treatment on mechanical properties of aluminumclad steel sheet”, Materials and Design, Vol. 24, PP. 617–622, 2003.

 

[3]     Durgutlu, H. Okuyucu & B. Gulenc , “Investigation of effect of the stand-off distance on interface characteristics of explosively welded copper and stainless steel”, Materials and Design, Vol. 29, PP. 1480-1484, 2008.

 

[4]     A. Patterson, “Fundamentals of explosion welding”, ASM Handbook, Welding, Brazing and Soldering, ASM International, Vol. 6,PP. 160-164, 1993.

 

[5]     B. S. Zlobin, “Explosion Welding of Steel with Aluminum”, Combustion, Explosion and Shock Waves, Vol. 38, PP. 374-377, 2002.

 

[6]     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.

 

[7]     L. Tricarico, R. Spina, D. Sorgente & M. Brandizzi, “Effects of heat treatments on mechanical properties of Fe/Al explosion-welded structural transition joints”, Materials and Design, Vol. 30, PP. 693-700, 2009.

 

[8]     G. Temizel & M. Ozenbas, “Intermetallic phase formation at Fe-Al film interfaces”, Turkish J. Eng. Env, Vol. 31, PP.71-78, 2007.

 

[9]       غ. ح. لیاقت و ح. ر. یزدانی، "جوشکاری انفجاری لوله های دو جداره"، پایان نامه کارشناسی ارشد  مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس،1376.

 

[10] “Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimens”, ASTM E3-11, philadelphia, 2012.

 

[11] “Standard Practice for Microetching Metals and Alloys”, ASTM E407, philadelphia, 2012.

 

[12] “Standard Guide for Reflected-Light Photomicrography”, ASTM E883-11, philadelphia, 2012.

 

[13] “Measurement of Metal and Oxide Coating Thickness by Microscopical Examination of a Cross Section”, ASTM B487-02, philadelphia, 2012.

 

[14] “Standard test method fot tension shear ", ASTM D 3165-95, philadelphia, 2012.

 

[15] "Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials”, ASTM E384-11, philadelphia, 2012.

 

[16]    س. ع. ا. اکبری موسوی، ا. ع. آماده و ا. فتحی یونسی، "بررسی جوشکاری افنجاری کامپوزیت سه لایه MS90/St14/ Ms90"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی دانشگاه تهران، 1387.

 

[17] N. KahramanandB.Gulence, “Microstructural and mechanical properties of Cu-Ti plates bonded through explosive welding process”, Materials processing technology, Vol. 169, PP. 67-71, 2005.

 

[18]    ع. دشتی و ا. حلوایی، "بررسی اثر عملیات حرارتی بر استحکام اتصال آلومینیم به فولاد در جوش انفجاری"، هفتمین سمینار ملی مهندسی سطح و عملیات حرارتی، دانشگاه صنعتی اصفهان، صفحه 503-512،1385.

 

[19] N. Kengkla & N. Tareelap, “Role of intermetallic compound on crrosion of aluminium/steel transition joint used in naval applications”, 1st Mae FahLuang University International Conference, 2012.

 

[20] T. I. Khan, S. A. Rizvi & K. Matsuura, “The effect on wear behaviour of H13 tool steel surfaces modified using atungesten arc heat source”, Vol. 244, PP. 154-164, 2000.

 

[21]    س. ع. ا. اکبری موسوی، م. حبیبی پارسا و غ. جودکی، "شبیه سازی فرایند جوشکاری انفجاری در تولید لوله های سه لایه"، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده فنی دانشگاه تهران، 1384.

 

[22] S. A. A. AkbariMousavi, S. T. S. Alhassani & A. G. Atkins, “Bond strength of explosively welded specimen”, Materials and Design, Vol. 29, PP. 1334-1352, 2008.

 

[23] M. Potesser & T. Schoeberl, “The characterization of the intermetallic Fe-Al layer of steel-aluminum weldings”, The Minerals, Metals & Materials Society, PP. 167-177, 2006.

 

[24]    م. خانزاده، "جوشکاری انفجاری سه لایه AlMg5/AlKA3/Steel "Cr 18 Ni 9 Tiپایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، دانشکده مواد،1384.

 

[25]    س. ع. ا. اکبری موسوی، م.نوروزپور و ا.ملکی، "بررسی فصل مشترک جوشکاری اتصال لایه ورق های آلومینیم 5083/آلومینیم1250/فولاد دریایی"، علمی پژوهشی مواد پرانرژی، سال سوم،شماره 2، صفحه 11-26، 1387.

 

[26]    م. شمعانیان و م. رحمتی، "متالورژی جوشکاری و جوش پذیری فولادهای زنگ نزن"،  جهاد دانشگاهی اصفهان، 1387.

 

[27] 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.

 

[28] S. A. A. AkbariMousavi & P. farhadisartangi, “Effect of Post-weld heat treatment on the interface microstructure of explosively welded titanium-stainless steel composite”, Material science and engineering A, Vol. 494, PP. 329-336, 2008.

 

[29]    پ. شومان، ترجمه ا. ساعتچی و ر. ماموری، "نفوذ در جامدات"، دانشگاه تربیت مدرس، 1372.

 

[30] J. Lokaj & M.Benak, “X ray microanalysis of Al-austenitic steel boundary formed by explosion welding”, metal, Vol. 5, PP. 18-20, 2010.

 

[31] L. Tricarico & R. Spina, “Mechanical strength of Fe/Al structural transition joints subject to thermal loading”, Archives of materials science and engineering, Vol. 37, PP. 85-93, 2009.

 

[32] M. Benak, M. Turna, M. Ozvold, P. Nesvadba, J. Lokaj, L. Caplovic, F. Kovac & V.Stoyka, “Study of Al-austenitic steel boundary formed by explosion welding”, Roznov pod Radhostem Czech Republic, Vol. 18, 2010.

 

[33] S. Phengsakul & A. Rodchanarowan, “Effect of thermal treatment on intermetallic phases of Fe/Al structural transition joints”, Energy and Materials Science and Engineering, Vol. 34, PP. 782 – 790, 2013.

 

[34] F. Findik, R. Yilmaz & T. Somyurek, “The effects of heat treatment on the microstructure and microhardness of explosive welding”, Scientific Research and Essays, Vol. 19, PP. 4141-4151, 2011.

 

[35] Samardzic, B. Matesa & I. Kladaric, “The influence of heat treatment on properties of three-metal explosion joint: Almg-Al-steel”, Metabk, Vol. 50, PP. 159-162, 2011.