Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor,Abdolmajid Eslami
مسعود عطاپور (استاد راهنما) عبدالمجید اسلامی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Milad Jokar abedi
میلاد جوکارعابدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Dissimilar welding of AISI 316 Austenitic stainless steel to AISI 405 Ferritic stainless steel and evaluation of the joint properties
in this present study microstructure and mechanical properties ofAISI 316 In the present study, microstructure and mechanical properties of AISI 316 austenitic stainless steel(ASS)/AISI 405 Ferritic stainless steel (FSS) dissimilar joints were investigated. Dissimilar joints were fabricated by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) using different filler metals of ER309, ER316, ER347 and ERNiCr3. The microstructures were studied by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. The mechanical properties of the joints were investigated using impact, tensile, hardness and shear punch tests. Furthermore, the corrosion behavior of the joints was evaluated using cyclic polarization and immersion tests in a 0.1 M NaCl solution and 0.1 M H 2 SO 4 . Results showed that different microstructures were formed with different amounts of delta ferrite. The formation of acicular delta-ferrite phase was encouraged by increasing the ferrite stabilizing elements in the welds. Also, scanning electron microscopy analysis indicated that the use of 347 and 316 filler metals significantly improved the mechanical properties of the welds due to formation of a finer structure containing titanium, niobium and molybdenum elements. The results of the tensile tests showed that all the joints failed from a weaker region which was ferritic base metal. The impact tests indicated that the impact strength of the weld fabricated by 347 filler metal was the highest among different welds. The shear punch tests showed the highest yield and shear strength for the weld formed by 347 filler metal. The corrosion experiments showed that the corrosion resistance of the welds was significantly dependent to the filler metals. Key words : Austenitic stainless steel, ferritic stainless steel, shear punch test, scanning electron microscopy, corrosion resistance. .
در این پژوهش به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی و نیز مقاومت به خوردگی اتصالغیرمتشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 به فولاد زنگ نزن فریتی 405 پرداخته شده است.اتصال این دو فلز با استفاده از 4 پرکننده پایه آستنیتی 316، 347 و 309 واینکونل82 انجام گرفت. برای بررسی ریزساختار و مشخصه یابی فلزات پایه، فلزات جوش وفصل مشترک ها از میکروسکوپ الکترونی نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراشپرتو ایکس استفاده شد. همچنین بمنظور بررسی توزیع عناصر آلیاژی در ریزساختار و بیندندریت ها از روش آنالیز نیمه کمی EDS استفاده شد. خواص مکانیکی اتصال با استفاده از آزمون های ضربه،کشش، سختی و پانچ برشی مطالعه شد. در ادامه با انجام آزمون خوردگی سیکلی و غوطه وریدر محلول 1/0 مولار aCl و1/0 مولار H 2 SO 4 رفتار خوردگی اتصال های ایحاد شده و فلزات پایه مورد ارزیابی قرارگرفت. ارزیابی های انجام گرفته نشان داد که با توجه به ترکیب شیمیایی پرکننده ها،ریزساختارهای متفاوت با مقدار فریت دلتای متفاوت در ناحیه جوشکاری شده بوجود میآید و توسط نسبت کروم به نیکل معادل می توان آنها را از یکدیگر تفکیک کرد. باافزایش عناصر فریت زا در ترکیب شیمیایی، ساختار با دندریت های سوزنی شکل و ظریف تریدر زمینه آستنیتی ایجاد می شود که این باعث بهبود خواص مکانیکی می شود. همچنینآنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی بیانگر این مطلب بود که استفاده از پرکننده هایی چون347 و 316 حاوی عناصر پایدار کننده تیتانیوم و نیوبیوم و مولیبدن، سبب بوجود آمدنساختار ظریف تری از دانه بندی شده و با تشکیل کاربید های نیوبیوم از بوجود آمدنترکیبات مضر چون کاربیدکروم جلوگیری و ناحیه عاری از کروم تخلیه شده را بوجود می آورند. نتایج آزمون کشش نشان داد که همه ی اتصال ها از قسمت ضعیف تراتصال که فلز پایه فریتی بود دچار شکست می شوند و همه پرکننده ها از دیدگاه پذیرشاتصال مناسبی را ایجاد می کنند . با توجه به اینکه مقدار چقرمگی در اتصال هایغیر متشابه ترکیبی از چقرمگی ناحیه های متاثر از حرارت در هر دو سمت و فلز پایه وحوضچه جوش می باشد، مقدار چقرمگی ایجاد شده برای پرکننده ها تقریبا نزدیک به همبودند ولی برای پرکننده اینکونل به دلیل وجود نیکل بالا در ترکیب شیمیایی و انجمادکاملا آستنیتی، ناحیه اتصال، چقرمگی نسبتا بیشتری را نسبت به بقیه پرکننده هاایجاد می کند. با توجه به نتایج آزمون ضربه مشخص شد که استحکام ضربه اتصال باپرکننده 347 نسبت به بقیه پرکننده ها بیشتر بوده که دلیل آن وجود عنصر نیوبیوم درترکیب آن و مقدار متعادل تری از نسبت کروم و نیکل معادل در ترکیب این پرکننده بود.نتایج آزمون سختی نشان داد که در دو طرف ناحیه های متاثر از حرارت، به دلیل حرارتورودی زیاد از حوضچه جوش شامل درشت شدگی دانه ها و کاهش استحکام سختی ایجاد شدهاست و همچنین اتصال های با پرکننده های 347 و 316 کمترین شیب غلظتی سختی را نسبتبه فلزات پایه بوجود آورد. آزمون پانچ برشی بیشترین استحکام تسلیم و برشی را برایپرکننده 347 نشان داد. آزمون پلاریزاسیون چرخه ای نشان داد که با افزایش مقدارکروم به نیکل معادل، چگالی جریان خورگی به سمت مقادیر منفی تر و پتانسیل خوردگی بهسمت پتانسیل های نجیب تر جابجا می شود که البته درصد عناصر آلیاژی موجود در ریزساختار و نوع ساختار انجمادی ایجاد شده در ناحیه اتصال تاثیر زیادی بر رفتارخوردگی و تشکیل لایه محافظ رویین برای پرکننده های مختلف ایجاد می کند. در این بینبا توجه به نتایج و مشاهدات صورت گرفته، با احتساب میزان رقت در جوشکاری های غیرمتشابهو ترکیب شیمیایی پرکننده ها، اتصال هایی که نسبت کروم به نیکل معادل 4/1 و حاویعناصر آلیاژی پایدار کننده و استحکام بخش بودند، ریزساختار ظریف تری از دندریت هابا فاصله ی بین بازوهای دندریتی نزدیک بهم و ریزساختار مطلوب تری از دیدگاهمکانیکی و خوردگی ایجاد می کنند. کلمات کلیدی فولاد زنگ‌نزن آستنیتی، فولادزنگ‌نزن فریتی، پانچ برشی، میکروسکوپ الکترونی روبشی، پتانسیل خوردگی چرخه ای.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی