تاثیر ترکیب شیمیایی فلز پرکننده بر خواص اتصال غیرمشابه فولاد AISI316 به فولاد AISI430 جوشکاری شده توسط روش GTAW

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی،

چکیده

در این پژوهش اثر فلزات پرکننده مختلف بر خواص اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI316 به فولاد زنگ نزن فریتی AISI430‌ بررسی شد. بدین منظور از روش جوشکاری قوسی تنگستن–گاز و فلزات پرکننده ER308L، ER309Lو ERNiCrMo4 با قطر 4/2 میلیمتر استفاده شد. جهت بررسی ریزساختار و مقاطع شکست نمونه های جوشکاری شده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز طیف نگاری توزیع انرژی (EDS) و آزمون فریت سنجی استفاده شد. جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال، از آزمون های کشش، ضربه و ریزسختی سنجی استفاده گردید. نتایج نشان داد که ریزساختار در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ER308L آستنیتی همراه با فریت شبکه ای، فریت کرمی شکل و آستنیت ویدمن اشتاتن، در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکنندهER309L آستنیتی همراه با فریت اسکلتی و در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ERNiCrMo4 کاملاً آستنیتی بود. در آزمون کشش تمامی نمونه ها از فلز پایه فولاد زنگ نزن فریتیAISI430 و بصورت نرم دچار شکست شدند. فلز جوش ER309L انرژی ضربه پایین در حدود 49 ژول و فلزات جوش ER308L و ERNiCrMo4 انرژی ضربه بالا به ترتیب در حدود 120 و 73 ژول نشان دادند. شکست فلز جوش در دو نمونه ER308L و ERNiCrMo4 از نوع نرم و در نمونهER309L نسبت به دو نمونه دیگر تردتر بود. نتایج ریزسختی سنجی نشان داد سختی فلز جوش در نمونه های ER308L و ERNiCrMo4 به دلیل ساختار درون دانه ای ریز و افزایش مرز دانه ها، و همچنین عناصر آلیاژی بیشتر موجودر در فلز جوش ERNiCrMo4 بالاتر از نمونه ER309L می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of chemical composition of filler metal on properties of dissimilar joint between AISI316 and AISI430 steels welded by GTAW

نویسندگان [English]

  • Iman Rasouli
  • Mahdi Rafiei
Advanced Materials Research Center, Department of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University
چکیده [English]

In this research, the effect of different filler metals on microstructure and mechanical properties of dissimilar joint between AISI316 and AISI430 stainless steels was studied. For this purpose, GTAW process with ER308L, ER309L and ERNiCrMo4 filler metals with diameter of 2.4 mm were used. Microstructure and fracture surfaces of the welded samples were analyzed by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and ferritoscopy. Also, the mechanical properties of the joint were evaluated by tension, impact and microhardness tests. The results show that the microstructure in the welded sample with ER308L filler metal was austenitic with lathy and skeletal ferrite and Widmanstatten austenite. In the welded sample with ER309L filler metal the microstructure was composed from austenite with skeletal ferrite and in the welded sample with ERNiCrMo4 filler metal was fully austenitic. In tension test, all samples fractured from AISI430 base metal in a ductile manner. ER309L filler metal indicated low impact energy of about 49 J and ER308L and ERNiCrMo4 filler metals indicated higher impact energy of about 120 and 73 J, respectively. The fracture of the weld metal in the welded samples with ER308L and ERNiCrMo4 filler metals was ductile and in the welded sample with ER309L filler metal was brittle. The results of microhardness test indicated that ER308L and ERNiCrMo4 filler metals had higher microhardness as compared with ER309L filler metal due to the presence of alloying elements, finer microstructure and higher grain boundaries.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dissimilar joint
  • AISI430 ferritic stainless steel
  • AISI316 austenitic stainless steel
  • Mechanical properties
  • Microstructure
 [1]. Leslie A, chromium steel and irons,        ARCHIVE: proceedings af the Institution of Automobile Engineers 1906-1947, 183-217,1921. Doi: 10.12431PIAE-PROC-1921-016-019-02.

 [2]. Francois C, Ferrous Metals and Their Albys, in Materials Handbook, 2ndEd. Springer London, 2008. ISBN978-1-84628-668-1 doi: 10, 10071978-1-84628-669-8 PP.59-1570.

 [3]. Heat Exchanger Design Handbook 2nd edition, Kuppan Thulukkanam, CRC press, 2013.

 [4]. Jin. Z, Li. H, Jia. G, Gao .H, "Dynamic nonlinear modeling of 3D weld pool surface in GTAW", Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol.39, PP.1-8, 2016.

 

 [5]. Floreen, S, and Hanyden ,H .W. 1968 . Transactions of the American society for Metals,61:489-499.

 [6]. Smith. W, structure and properties of Engineering Materials, McGraw-Hill, 1987.

 [7]. Thielsch, H.1951.Physical and welding wetallurgy of chromium stainless steels ,welding gournal , 30(5):209s-250s.

 [8]. Demo, g.g.1977.structure and constitution of wrought ferritic stainless steels,in hand book of stainless steels,D.peckner and I.M. Bernsstein, eds.,McGraw-Hill,New york.

 [9]. Ally Digest Source Book: stainless steel, ASM Intemational, 2000.

 [10].  Albert. S.K, Das .C.R, Shiju. S, Mastanaiah. P, patel. M, Bgaduri. A.K, Jayakumar. T, Murthy.C.V.S, Kumar. R, "Mechanical properties of similar and Dissimilar weldments of RAFMS and ASIS 316L(N) SS prepared by electron beam welding process", Fusion Engineering and Design, Vol.89.PP.1605-1610.2014.

 [11]. Khan. M.M.A, Romoli. L, Dini. G, "Laser beam welding of Dissimilar ferritic/martensitic stainless steels in a butt joint configuration", optics and laser Technology, Vol.49, PP.12-136,2013.

 [12]. Satyanarayana. v.v, Madhusudhan Reddy. G, Mohandas.T, "Dissimilar Metalferiction welding of austenitic-ferritic stainless steel", Jornal of Materials processing Technology, Vol.160, PP.128-137,2005.

 [13]. Mukherjee. M, Pal. T.K, "Influene of Heat Input on Martensite formation and Impact property of ferritic-Austenitic Dissimilar weld Metals", J.Mater.sci.Technol,Vol.28(4), PP.343-352,2012.

 [14]. Chen.c.-L, Richter.A, Kogler.R, Griepentrog.M, Reinstadt.P,"Ion-irradiation effects on dissimilar friction stir welded joints between ODS alloy and ferritic stainless steel" Journal of Alloys and compounds, Vol615, PPS448-S453, 2014

[15]. Zhang. J, Bo. H, Qingsheng W, Li. Ch, Huanga. Q, "Effect of post-weld heat treatment on the mechanical properties of CLAM/316L Dissimilar joint", Fusion Engineering and Design, Vol.100, PP.334-339,2015.

 [16]. Lippold. J, C and kotccki, D. J, “welding metallurgy and weldability of atainless steels”, john wilcy & sons Inc. newjersey   WSA, 2005.

 

[17]. قاقانی. م،  بررسی متالورژیکی جوش پذیری فلزات غیرهمجنس در حالت ذوبی، سبزان-آمه 1388

 

[18]. Brook. J. and Tompson A.W., “micro structural development and solidification cracking susceptibility of austenitic stainless steel welds”, International materials.

 [19]. شمعانیان. م، رحیمی، متالورژی جو.شکاری و جوش پذیری فولاد های زنگ نزن، جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان- مرکز انتشارات، 1398.

 [20]. Kou. S, “welding metallurgy”, 2nd Ed., Wiley-Interscience. Newjersey, The United States of America, 2003.

 [21]. 18th ed. O, brien R.L. , Ed. Jefferson Welding Encyclopedia, American Welding Society, Miami , FL, 1997, p. 316.

 [22]. Bala Srinivasan .p, Muthupandi. V, Dietzel. W, Sivan. v, “An assessment of impact strength and corrosion behavior of shielded metal arc welded dissimilar weldments between UNS 3183 and IS2062 steels” Materials and design , Vol. 27 , pp. 182-191, 2006.

 

 [23]. شهیدی. ش، " متالورژی مکانیکی " تهران، مرکز نشر دانشگاهی، ‌1386.

 

 [24]. Mourad. A-H.l, Khorshid. A, Sharef. T , “Gas tungsten arc laser beam welding processes effects on duplex stainless steel 2205 properties”, Materials science and engineering a, Vol. 549 , pp. 105-113 , 2012.

 [25]. Wang. S, Ma.Q.Li.Y, ''characterization of microstrusturee, mechanical properties and corsion resistance of dissimilar welded joint between 2205 duplex stainless steel and 16 MnR'', materials and Design, vol.32, pp-831-837, 2011.