تاثیر عملیات حرارتی بر روی ترکیبات بین فلزی فصل مشترک جوش انفجاری فولاد زنگ نزن 321 به آلومینیم 1230

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 9، دوره 5، شماره 20، مرداد و شهریور 1394، صفحه 101-116   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حمید بختیاری^{* 1}؛ محمدرضا خانزاده قره شیران²؛ سید علی اصغر اکبری موسوی³

¹کارشناسی ارشدمهندسی مواد گرایش جوشکاری، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران.

²استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهر مجلسی، شهر مجلسی، اصفهان، ایران.

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

تاریخ دریافت: 30 شهریور 1394،  تاریخ پذیرش: 30 شهریور 1394 

چکیده

 در این پژوهش تاثیر عملیات حرارتی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی ترکیبات بین فلزی فصل مشترک اتصال جوشکاری انفجاری فولاد آستنیتی 321 به آلومینیم 1230 بررسی شده است. بررسی های آزمایشگاهی با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون­های ریز سختی سنجی و استحکام کششی برشی انجام شده است. ترکیبات بین فلزی فصل مشترک و مقدار نفوذ عناصر آلومینیم، آهن، نیکل و کروم با استفاده از آنالیز خطی و الکترون برگشتی در نمونه ها مشخص شدند. در نمونه های پیش از عملیات حرارتی با افزایش فاصله توقف از یک به دو و نیم میلی­متر فصل مشترک اتصال از حالت صاف به موجی تبدیل شده و ضخامت لایه های بین فلزی از 5/3 میکرون به 3/102 میکرون افزایش یافته است. ریز سختی نیز با افزایش ترکیبات بین فلزی از 766 ویکرز در نمونه با فاصله توقف یک میلیمتر به 927 ویکرز در نمونه با فاصله توقف دو و نیم میلی­متر، افزایش یافته است. هم­چنین، استحکام آن­ها از 2/103 مگاپاسکال  به 5/214 مگاپاسکال افزایش یافته است. انجام عملیات حرارتی در دمای C 450ْ برای شش ساعت باعث افزایش ضخامت لایه ترکیبات بین فلزی به 4/4 میکرون برای نمونه با فاصله توقف یک میلی­متر و 5/118 میکرون برای نمونه با فاصله توقف دو و نیم میلی­متر شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش دما و زمان، ریزسختی و استحکام به علت افزایش ضخامت منطقه بین فلزی نسبت به پیش از انجام عملیات حرارتی کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

ترکیبات بین فلزی؛ جوشکاری انفجاری؛ عملیات حرارتی؛ فاصله توقف

مراجع

1- B. S. Zlobin, " Explosion Welding of Steel with Aluminum", Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 38, No. 3, pp. 374-377, 2002.

2- R. Kacar, and M.Acarer, "An Investigation on the Explosive Cladding of 316L Stainless Steel-Din-P355GH Steel", Materials Processing Technology, Vol. 153, PP. 91-96, 2009.

3- L. Tricarico, R. Spina, D. Sorgente, and M. Brandizzi, "Effects of heat treatments on mechanical Properties of Fe/Al Explosion-Welded Structural Transition Joints", Materials and Design, Vol. 30, pp. 2693-2700, 2009.

4- G. Temizel and M. Ozenbas, "Intermetallic Phase Formation at Fe-Al Film Interfaces", Turkish J. Eng. Env., PP.71-78, 2007.

5- S. Phengsakul, A. Rodchanarowan,  " Effect of Thermal Treatment on Intermetallic Phases of Fe/Al Structural Transition Joints", Energy Procedia, Vol. 34, pp. 782 – 790, 2013.

6- B. S. Zlobin,  " Explosion Welding of  Steel with Aluminum", Materials and Design, Vol. 24, No. 3, pp. 617–622, 2003.

7- Tricarico L, Spina R, Sorgente D, Brandizzi M., "Effects of Heat Treatments on Mechanical Properties of Fe/Al explosionwelded", Structural Transition Joints. Materials and Design, Vol. 30, PP. 693-700, 2009.

8- Patterson, A., “Fundamentals of Explosion Welding”, ASM Handbook, Vol 6 Welding, Brazing, and Soldering, ASM International,USA, Pages 160-164, 1993.

9- A. 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.

10- G.Temizel, " Intermetallic Phase Formation at Fe-Al Film Interfaces", Turkish J. Eng. Env. Sci. , Vol. 31, pp. 71-78, 2007.

11- T.I.Khan, S.A. Rizvi, K.Matsuura, "The Effect on Wear Behaviour of H13 tool Steel Surfaces Modified Using Atungesten arc Heat Source", Wear 2000, Vol.244, PP: 154-164.

12- I. 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.

13- F. Findik, R. Yilmaz and T. Somyurek, "The effects of Heat Treatment on the Microstructure and Microhardness of Explosive Welding", Scientific Research and Essays, 8 September, Vol. 6(19), pp. 4141-4151, 2011.

14- J. Lokaj, M.Benak, " X ray Microanalysis of Al-austenitic Steel Boundary Formed by Explosion Welding", Metal, Vol. 5, PP. 18-20, 2010.

15- "Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimens", ASTM E3-11, philadelphia, 2012.

16- "Standard Practice for Microetching Metals and Alloys", ASTM E407, philadelphia, 2012.

17- "Standard Guide for Reflected-Light Photomicrography ", ASTM E883-11, Philadelphia, 2012.

18- "Measurement of Metal and Oxide Coating Thickness by Microscopical Examination of a Cross Section ", ASTM B487-02, Philadelphia, 2012.

19- "Standard test Method fot Tension Shear ", ASTM D 3165-95, Philadelphia, 2012.

20- "Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials ", ASTM E384-11, Philadelphia, 2012.

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

22-N.Kahraman, B.Gulence, "Micro Structural and Mechanical Properties of Cu-Ti Plates Bonded Through Explosive Welding Process", Materials processing Technology,Vol. 169, PP. 67-71, 2005.

23- س.ع.ا. اکبری موسوی، م.نوروزپور، ا.ملکی، "بررسی فصل مشترک جوشکاری اتصال لایه ورق های آلومینیم 5083/آلومینیم1250/فولاد دریایی"، علمی پژوهشی مواد پرانرژی، سال سوم، 1387.

24-  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.

25- 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.

26- 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.

27- ع. دشتی ، 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، 1385.

28- S.A.A.Akbari Mousavi, and P. farhadi sartangi," 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- م.زرچی، "بررسی عملیات حرارتی بر خواص مکانیکی مقطع جوش فولاد 4140"،  مجله مواد نوین مرودشت، جلد سوم، شماره چهارم، 1392.

30-  ا. ساعتچی، ر. ماموری، " نفوذ در جامدات،دانشگاه تربیت مدرس"، 1372.

31- B.Crossland, "Explosive Welding of Metals and Its Applications", Oxford Science Publication.

32- S.r.Reid, "Wake Instability Mechanism for Wave Formation in Explosive welding", Int. Journal of Mechanical science, 1978.

33- E. Esquivel, Lawrence, E.Murr, St. Stafford, "Fundamental Microstructural Issue Associated with Severe Plastic Deformation: Application of Transmission Electron Microscopy", P.H.D Thesis, University of Texas, 2005.

34- N. Kengkla and N. Tareelap, " Role of Intermetallic Compound on Crrosion of Aluminium/Steel Transition Joint Used in Naval Applications", 1st Mae FahLuang University International Conference 2012.