بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی جوش‌های نامشابه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی UNS 32750 به فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304L

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 7، دوره 3، شماره 10، بهمن و اسفند 1391، صفحه 77-92   

نویسندگان

مهدی رحمانی¹؛ مرتضی شمعانیان²؛ مسعود کثیری³

¹- دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد، جوشکاری، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، اصفهان، ایران

²- دانشیار، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

³- استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، اصفهان، ایران.

تاریخ دریافت: 09 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 09 دی 1394 

چکیده

دراین پژوهش، ریزساختار و خواص مکانیکی جوش های نامشابه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازیUNS 32750 به فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304L مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، روش جوشکاری قوسی تنگستن- گاز با قطبیت منفی و دو نوع فلز پرکننده ER25104L وER309LMo استفاده شد. پس از جوشکاری، ریزساختار مناطق گوناگون هر اتصال شامل فلزات جوش، مناطق متأثر از حرارت و فصل مشترک ها با میکروسکوپ نوری بررسی شدند و ارتباط بین ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات مورد بررسی قرار گرفته شد. بررسی‌های ریزساختاری نشان دادند که در فلز جوش ER25104L، ریزساختار به صورت دندریت های آستنیت و زمینه فریت بود. انجماد فلز جوشER309LMo ، به صورت فریت اولیه همراه با مقداری آستنیت و با ریخت شناسی فریت اسکلتی شکل صورت گرفت. هم‌چنین، خواص مکانیکی شامل خمش، استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه، سختی و نیز شکست نگاری نمونه ها بررسی شد. در آزمایش کشش تمامی نمونه ها از منطقه HAZ فلز پایه فولاد زنگ نزن آستنیتی 304L و به صورت نرم دچار شکست شدند. هم‌چنین، بیش‌ترین مقدار انرژی شکست مربوط به فلز جوش 25104L بود. نمونه جوش شده با فلز پرکننده25104L بیش‌ترین انعطاف پذیری را از خود نشان داد. کم‌ترین و بیش‌ترین مقدار سختی به ترتیب برای فلز پرکننده ER309LMo و ER25104L بدست آمد. خواص مکانیکی بدست آمده با استفاده از دو نوع فلز پرکننده ER25104L و ER309LMo قابل قبول بوده، اگرچه فلز جوش 25104L خواص مکانیکی بهتری را نسبت به فلز جوش 309LMo از خود نشان داد. در نهایت، می‌توان نتیجه گرفت برای اتصال بین فلز پایه فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی 32750 به فولاد زنگ نزن آستنیتی 304L، ماده‌ی پرکننده‌ی ER25104L ویژگی‌های بهینه‌ای را ارائه می‌دهد.
 

کلیدواژه‌ها

جوش های نامشابه؛ فولاد زنگ نزن آستنیتی؛ فولاد زنگ نزن سوپر دوفازی؛ ریزساختار

مراجع

1- J.C. Lippold and D. Koteki, "WeldingMetallurgy and Weldability of Stainles Steels",

John Wiley and Sons, New Jersey, 2005.

2- A.C. Lioyd, J.J. Noei, S. Mcintyre, D.W.Shoesmith, "Cr, Mo and W Alloying

Addiations in Ni and Their Effect onPassivity", Electrochimica Acta, Vol.49,

pp.3015-3027, 2004.

3- F. Eghbali, M.H. Moayed, A. Davoodi, andN. Ebrahimi, "Critical Pitting Temprature

(CPT) Assessment of 2205 Duplex StainlessSteel in 0.1 M NaCl at Various Molybdate

Concentration", Corrosion Sience, Vol.53,pp.513-522,2011.

4- C. Pettersson, and S. Fager, "WeldingPractice for the Sandvik Duplex Stainless Steel

SAF2304, SAF 2205 and SAF 2507", SandvikSteel, S-811 81, pp.1-14, 1994.

5- B. Mendoza, z. Maldonado, H. Albiter andP. Robles, "Dissimilar Welding of

Superduplex Stainless steel / HSLA Steel forOffshore Application Joined by GTAW",

Scientific Research, Vol. 2, pp. 520-528, 2010.

6- Y.S. Sato, T.W. Nelson, C.J. Sterling, andR.J. Pettersson, "C.-O., Microstructure and

Mechanical Properties of Friction Stir WeldedSAF 2507 Super Duplex Stainless Steel",

Materials Science and Engineering, 397, pp.376–384, 2005.

7- j. Labanowski, "Mechanical properties andcorrosion resistance of dissimilar stainless steel

welds", Archives of Materials Science andEngineering, Vol. 28, pp.27-33, 2007.

8- D.M. Escriba, E. Materna-Morris, R.L.Plaut, and A.F. Padilha, "Chi-phase

Precipitation in a Duplex Stainless Steel",Materials Characterization, Vol.60, pp.1214–

1219, 2009.

9- ASME Sec IX, Qualification Standard forWelding and Brazing Procedure, Article II,

Welding Procedure Qualification, 2001.

10- J. Nowacki and A. Łukojc, "Structure andProperties of the Heat Affected Zone of

Duplex Steels Welded Joints", Journal ofMaterials Processing Technology, Vol. 164–

165, pp.1074–1081, 2005.

11- ASM Handbook, Vol.1, Properties andSelection: Irons, Steels, an High Performance

Alloys, ASM International, Materials Park,Ohio, 2002.

12- J.O. Nilsson, P. Jonsson and A. Wilson,"Formation of Secondary Austenite in Super

Duplex Stainless Steel Metal and itsDependence on Chemical Composition", Paper

39 in Duplex Stainless Steel 94, 1994.

13- A.M. Nascimento, M.C.F. A.Y. Ierardi,Kina, and S.S.M. Tavares, "Pitting Corrosion

Resistance of Cast Duplex Stainless Steel in3.5٪ NaCl Solution", Material

Characterization, Vol.59,pp.1736-1740, 2009.

14- A.L. Schaeffler, "Selection of AusteniticElectrodes for Welding Dissimilar Metals",

Welding Journal, pp.601-620, 1947.

15- J.C. Lippold, and W.F. Savage,"Solidification of Austenitic Stainless Steel

Weldments, The effect of Alloy Compositionon Ferrite Morphology", Welding Journal,

pp.48-58.1980.

16- M. Yousefieh, M. Shamanian, and A.Saatchi, "Influence of Heat Input in Pulsed

Current GTAW Process on Microstructure andCorrosion Resistance of Duplex Stainless Steel

Welds", Journal of Iron and Steel Research,International, Vol.18, Pages 65–69, 2011.

17- S. kou, and Y. Le, "The Effect ofQuenching on The Solidification Structure and

Transformation Behavior of Stainless SteelWelds", Metallurgical and materials

Transactions, 13A, pp. 1141-1152, 1982.

18- D. Zou, Y. Han, W. Zhang, and G. Fan,"Phase Transformation and Its Effects on

Mechanical Properties and Pitting CorrosionResistance of 2205 duplex Stainless Steel",

Journal of Iron and Steel Research,International, Vol.17, pp.67–72, 2010.

19- SH. Wang, Q. Ma, and Y. Li,"Characterization of Microstructure,

Mechanical Properties and CorrosionResistance of Dissimilar Welded Joint

Between 2205 Duplex Stainless Steel and16MnR", Materials and Design, pp.831-

837,2011.

20- T. Ogawa and E. Tsunetomi, "HotCracking Suseptibility of Austenitic Stainlees

Steels", Welding Journal, pp.82-93, 1982.

21- H. Shah Hosseini, M. Shamanian, and A.Kermanpur, "Characterization of

Microstructures and Mechanical Properties ofInconel 617/310 Stainless Steel Dissimilar

Welds", Materials Characterization, 62, pp.425-431, 2011.

22- I. Hajiannia, M. Shamanian, and M. Kasiri,"The Evaluation of Microstructure and Impact

Toughness of AISI 347 Stainless Steel toASTM A335 Low Alloy Steel of Dissimilar Welds", Journal of New Materials, 3,pp. 1-13, 2012.