بررسی تأثیر دمای بین پاسی فرآیند جوشکاری بر رفتار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری فولاد پرکربن هادفیلد

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 13، دوره 8، شماره 29، آبان 1396، صفحه 147-160   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مسعود سبزی^{* 1}؛ زهره بلک²

¹مربی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

²استادیار، گروه مهندسی مواد، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

تاریخ دریافت: 24 مرداد 1395،  تاریخ بازنگری: 02 دی 1395،  تاریخ پذیرش: 12 بهمن 1396 

چکیده

در این پژوهش، تأثیر دمای بین پاسی فرآیند جوشکاری بر رفتار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری فولاد پرکربن هادفیلد مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا 6 عدد ورق آستنیته شده به ضخامت mm2 از فولاد هادفیلد تهیه شد. سپس برای جوشکاری آن­ها از فرآیند جوشکاری با الکترود دستی و دمای بین پاسی 700، 850 و °C1000 استفاده گردید. سپس برای بررسی رفتار خوردگی فلز جوش هر سه اتصال جوشکاری شده از روش‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5_/3 درصد وزنی کلرید سدیم استفاده شد. همچنین برای بررسی ریزساختار فلز جوش در اتصالات جوشکاری شده از میکروسکوپ نوری، برای آنالیز فازهای تشکیل شده در ریزساختار فلز جوش از پراش پرتو ایکس و برای تعیین مکانیسم خوردگی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. مشاهدات میکروسکوپ نوری و الگوهای حاصل از پراش پرتو ایکس نشان داد که افزایش دمای بین پاسی منجر به افزایش میزان رسوبات کاربیدی و کاهش اندازه دانه‌های آستنیت در ریزساختار فلز جوش اتصالات فولاد هادفیلد می‌شود. نتایج آزمایش‌های خوردگی نشان می‌دهد که با افزایش دمای بین پاسی در فرآیند جوشکاری، فلز جوش اتصالات فولاد هادفیلد مقاومت خوردگی کمتری از خود نشان می‌دهد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از مورفولوژی خوردگی فلز جوش اتصالات نشان داد که افزایش دمای بین پاسی در فرآیند جوشکاری فولاد هادفیلد منجر به فرآهم شدن شرایط برای وقوع خوردگی موضعی میکروگالوانیکی شده است.     

کلیدواژه‌ها

فولاد هادفیلد؛ فلز جوش؛ رفتار خوردگی؛ دمای بین پاسی؛ فرآیند جوشکاری

عنوان مقاله [English]

An investigation on the effects of interpass temperature on corrosion behavior of weld metal of Hadfield high carbon steel weld joint

نویسندگان [English]

M Sabzi¹؛ Z Balak²

چکیده [English]

In this study, the effects of welding process interpass temperatures on the weld metal corrosion behavior of Hadfield high carbon steel welding joints was investigated. For this purpose, initially 6 austenitized sheets with 2mm thickness prepared from Hadfield steel. Then shielded metal arc welding process with interpass temperature of 700, 850 and 1000°C was used for welding. Then potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods were used to evaluate corrosion behavior of welded joints’ weld metal in the 3.5wt. %NaCl solution. Also, the evaluation of the microstructures of weld metal in welded joints were conducted by optical microscopy. X-ray diffraction was used for the analysis of phases formed in the weld metal microstructure and the weld metal corrosion mechanism was determined by scanning electron microscopy examination. Optical microscopy observations and patterns obtained from X-ray diffraction showed that increasing in interpass temperature resulted in increase in carbide precipitates and decrease in austenite grain size in the weld metal microstructures of Hadfield steel welding joints. Corrosion test results showed that by increasing the interpass temperature in the welding process, weld metal of Hadfield steel welding joints showed decreese in corrosion resistance. Also, scanning electron microscopy images from corrosion morphology of weld metals indicated that increasing in interpass temperature in the welding process of Hadfield steel, led to occurrence of micro-galvanic localized corrosion. 

کلیدواژه‌ها [English]

Hadfield steel, weld metal, corrosion behavior, interpass temperature, welding process

مراجع

1-E.G. Moghaddam, N. Varahram and P. Davami, "On the comparison of microstructural character -istics and mechanical properties of high-vanadium austenitic manganese steels with the Hadfield steel", Mat. Sci. and Eng. A, Vol. 532, pp. 260-266, 2011. 

2-S. A. Barannikova, Y. Li, A. Malinovsky and D. Pestsov, "Study of localized plastic deformation of Hadfield steel single crystals using speckle photography technique", Key Engineering Materials, Vol. 683, pp. 84-89, 2016.           

3-M.B. Limooei and Sh. Hosseini, "Optimization of properties and structure  with addition of titanium in hadfield steels", Proc. Conf. of Metal 2012, Czech Republic, Vol. 1, p. 1-6, 2012.   

4- V. N. Najafabadi, K.  Amini and M. B. Alamdarlo, "Investigating the effect of

titanium addition on the wear resistance of Hadfield steel", Metall. Res. Technol., Vol. 111, pp. 375 - 382, 2014.           

5- م. سبزی، ص. معینی‌فر، و ا. نجفی‌بیرگانی، " بررسی تأثیر آلومینیوم بر مقاومت خوردگی فولاد منگنزی آستنیتی هادفیلد"، مجله مواد نوین، شماره 27، ص 14 - 1، بهار 1396.

 

6- A. K. Srivastava and K. Das, "In-situ synthesis and characterization of tic-reinforced Hadfield manganese austenitic steel matrix composite", Iron and Steel Institute of Japan Int., Vol.49, No.9, pp.1372-1377, 2009.       

7- م. سبزی، ص. معینی‌فر، و ا. نجفی‌بیرگانی، " بررسی تأثیر استفاده از حمام سریع سردی آب نمک بر رفتار خوردگی فولاد منگنزی هادفیلد"، مجله مواد نوین، شماره 24، ص 38 - 29، تابستان 1395.

 

8-Sh. Hosseini, M. B. Limooei, M. Hossein Zade, E. Askarnia and Z. Asadi, "Optimization of heat treatment due toaustenising temperature, time and quenching solution in Hadfield steels", World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol.7, pp. 1940-1943, 2013.

9-Sh. Hosseini and M.B. Limooei, "Optimization of heat treatment to obtain desired mechanical properties of high carbon Hadfield steels", World Appl. Sci. J., Vol. 15, pp. 1421-1424, 2011.

10-M. B. Limooei and SH. Hosseini, "Optimization of heat treatment in manganese steel by taguchi method", Applied Mechanics and Materials, Vol. 598, pp. 43-46, 2014.

11-I. U. H. Toor, "Effect of Mn content and solution annealing temperature on the corrosion resistance of stainless steel alloys", J. Chem., Vol. 2014, No. 2014, pp. 1-8, 2014. 

12-م. سبزی و ر. کلانتری‌پور، "بررسی تأثیر حرارت ورودی بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات جوش فولاد هادفیلد در فرآیند SMAW"، مجله علوم و فناوری جوشکاری ایران، سال دوم، شماره 1، ص 88 - 78، بهار و تابستان 1395.

13-M. N.Ervina Efzan, K. Vigram Kovalan and G. Suriati, "A review of welding parameter on corrosion behavior of Aluminum", Int. J. Eng. Appl. Sci., Vol. 1, No.1, pp. 17-22, 2012.         

14-A. S. Afolabi, "Effect of electric arc welding parameters on corrosion behaviour of austenitic stainless steel in chloride medium", Assumption University: Journal of Technology, Vol. 11, No. 3, pp. 171-180, 2008.     

15-م. سبزی، ص. معینی‌فر، و ا. نجفی‌بیرگانی، "بررسی تأثیر حرارت ورودی بر رفتار خوردگی اتصالات جوش فولاد هادفیلد در فرآیند SMAW"، مجله علوم و فناوری جوشکاری ایران، سال اول، شماره 1، ص 23 - 13، پاییز و زمستان 1394.

16-P. Paulraj and R. Garg, "Effect of welding parameters on pitting behavior of GTAW of DSS and super DSS weldments", Engineering Science and Technology, an International Journal, International Journal, Vol. 19, No. 2, pp. 1076-1083, 2016.

17-Annual book of ASTM standards, "ASTM 128 A / 128 M, Standard specification for steel castings, austenitic manganese", ASTM Int., vol. 1, 2012.

18-Annual book of AWS standards, "Standard Welding Procedure Specification, Shielded Metal Arc Welding of Carbon Steel", AWS International, 2005.

19-Annual book of AWS standards, "Welding Science and Technology", 9^th Edition, Vol. 1, 2015.

20-Annual book of AWS standards, "Structural Welding Code Steel", 17^th Edition, Vol. 1, 1999.

 

21-Y.K. Lee and C.S. Choi, "Driving force for γ→ε martensitic transformation and stacking fault energy of γ in Fe-Mn binary system", Metallurgical and Material Transaction A, Vol. 31A, pp. 355-360, 2000.

22-E. Curiel-Reyna, A. Herrera, V. M. Castaño and M. E. Rodriguez, "Influence of cooling rate on the structure of heat affected zone after welding a high manganese steel", Materials and Manufacturing Processes, Vol. 20, pp. 813-822, 2005.      

23-T. R. Alvarez, M. R. C. Pavarino, G. C. D. Souza, J. M. Pardal, S. S. M. Tavares, M. L. R. Ferreira and I. C. Filho, "Influence of interpass temperature on the properties of duplex stainless steel during welding by submerged arc welding process", Welding Int., Vol. 30, No. 5, pp. 348-358, 2016.      
 

24-F. Cao, Z. Shi, G. L. Song, M. Liu M. S. Dargusch and A. Atrens, "Influence of hot rolling on the corrosion behavior of several Mg–X alloys", Corrosion Science, Vol. 90, pp. 176-191, 2015.

25-R. Q. Hou, C. Q. Ye, Ch. D. Chen, Sh Gang DongMiao-Qiang LvShu ZhangJin-. Pan, G. L. Song and Ch. J. Lin, "Localized corrosion of binary Mg-Ca alloy in 0.9 wt% sodium chloride solution", Acta Metallurgica Sinica (English Letters), Vol. 29, No. 1, pp. 46-57, 2016.