مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

تحلیل ریزساختاری و خواص مکانیکی فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی 310s و 316L جوشکاری‌شده با لیزر ضربانی Nd:YAG تحت متغیرهای لیزری و حرارت ورودی

نویسندگان
دانشگاه تهران
10.22076/me.2026.743590
چکیده
در پژوهش حاضر، ریزساختار انجمادی و خواص مکانیکی اتصال‌های همجنس لب‌به‌لب فولادهای زنگ‌نزن آستنیتیAISI 310s و AISI 316L، که با جوشکاری لیزر ضربانی Nd:YAG تحت متغیرهای فرایندی و حرارت ورودی یکسان ایجاد شدند، به‌صورت مقایسه‌ای ارزیابی شد. ریزساختار و ترکیب فازی با میکروسکوپی نوری و پراش پرتو ایکس، سختی با آزمون ریزسختی ویکرز، رفتار مکانیکی با آزمون کشش و سازوکار شکست با میکروسکوپی الکترونی روبشی بررسی گردید. هر دو اتصال با نفوذ کامل، بدون ترک و با ناحیه متأثر از حرارت بسیار باریک حاصل شدند، با این حال، ریزساختار انجمادی و ترکیب فازی فلز جوش تفاوت‌های مشخصی داشت. نسبت Creq/Nieq کمتر در فولاد 310s انجماد تمام‌آستنیتی و نسبت بیشتر در فولاد 316L انجماد فریتی ـ آستنیتی و حفظ فریت δ در فلز جوش را به‌دنبال داشت. بر این اساس، فلز جوش 310s ساختاری تک‌فاز آستنیتی با مورفولوژی ستونی در مجاورت خط ذوب و هم‌محور بسیار ریز در مرکز نشان داد، در حالی که فلز جوش 316L ساختاری دوفازی)آستنیت + فریت(δ با مورفولوژی صفحه‌ای در مرز ذوب و هم‌محور در مرکز داشت. بیشینه ریزسختی ویکرز در مرکز جوش 310s برابر 247 ویکرز و در جوش316L برابر232 ویکرز اندازه‌گیری شد که به ریزدانگی بیشتر ساختار هم‌محور مرکز جوش 310s نسبت داده شد. در مقابل، اتصال316L استحکام کششی نهایی و ازدیاد طول بیشتری نسبت به اتصال 310s نشان داد. بررسی سطوح شکست، شکست نرم را در هر دو اتصال تأیید کرد و حفره ‌هایی درشت‌تر در اتصال 316L مشاهده شد. در شرایط جوشکاری یکسان، ترکیب شیمیایی فولاد ریزساختار و ترکیب فازی فلز جوش را تغییر داد. جوش 310s سختی بیشتر و اتصال 316L استحکام و ازدیاد طول بیشتری نشان داد.
کلیدواژه‌ها

[1]         S. Saravanan, N. Sivagurumanikandan, and K. Raghukandan, “Effect of process parameters in microstructural and mechanical properties of Nd: YAG laser welded super duplex stainless steel,” in Materials Today: Proceedings, Elsevier Ltd, 2020, pp. 1248–1253. doi: 10.1016/j.matpr.2020.04.101.
[2]         T. Michler, “Austenitic Stainless Steels,” in Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, Elsevier, 2016. doi: 10.1016/b978-0-12-803581-8.02509-1.
[3]         R. K. Desu, H. Nitin Krishnamurthy, A. Balu, A. K. Gupta, and S. K. Singh, “Mechanical properties of Austenitic Stainless Steel 304L and 316L at elevated temperatures,” Journal of Materials Research and Technology, vol. 5, no. 1, pp. 13–20, Jan. 2016, doi: 10.1016/j.jmrt.2015.04.001.
[4]         N. Kumar, M. Mukherjee, and A. Bandyopadhyay, “Comprative study of pulsed Nd:YAG laser welding of AISI 304 and AISI 316 stainless steels,” Opt Laser Technol, vol. 88, pp. 24–39, Feb. 2017, doi: 10.1016/j.optlastec.2016.08.018.
[5]         P. Kumar and A. N. Sinha, “Comparative analysis of pulsed Nd:YAG laser welding of 304L and 904L stainless steel,” in Materials Today: Proceedings, Elsevier Ltd, 2020, pp. 5019–5023. doi: 10.1016/j.matpr.2020.02.836.
[6]         S. Baskutis, J. Baskutiene, R. Bendikiene, A. Ciuplys, and K. Dutkus, “Corative research of microstructure and mechanical properties of stainless and structural steel dissimilar welds,” Materials, vol. 14, no. 20, Oct. 2021, doi: 10.3390/ma14206180.
[7]         S. H. Baghjari and S. A. A. Akbari Mousavi, “Effects of pulsed Nd: YAG laser welding parameters and subsequent post-weld heat treatment on microstructure and hardness of AISI 420 stainless steel,” Mater Des, vol. 43, pp. 1–9, 2013, doi: 10.1016/j.matdes.2012.06.027.
[8] S. Katayama and A. Matsunawa, “Solidification microstructure of laser welded stainless steels,” 1984, doi: 10.2351/1.5057623.
[9] V. A. Ventrella, J. R. Berretta, and W. de Rossi, “Effects of laser beam energy on the pulsed Nd:YAG laser welding of thin sheet corrosion resistant materials,” Mater. Sci. Forum, vols. 773–774, pp. 776–784, 2013, doi: 10.4028.
[10] A. Torabi and F. Kolahan, “Optimizing pulsed Nd:YAG laser beam welding process parameters to attain maximum ultimate tensile strength for thin AISI 316L sheet using response surface methodology and simulated annealing algorithm,” Opt. Laser Technol.
 
[11]       J. C. Lippold and D. J. Kotecki, “Welding Metallurgy and Weldability of Stainless Steels,” Jhon Wiley & Sons, New Jersey, 2005. 

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 آبان 1405