Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Hossein Edris
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) حسين ادريس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Soodmand
محمد سودمند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Dissimilar welding between 321 austenitic stainless steel and a 516 carbonsteel and evaluation of joint properties
In this work microstructure characteristic, mechanical properties and corrosion behavior of dissimilar joint between AISI 321 austenitic stainless steel and ASTM A516 low carbon steel and also improvement of microstructure and mechanical properties of this joint with heat treatment proces, were investigated. For this purpose, two filler metals including ER309L and ERNiCr-3 were selected to be used during the gas tungsten arc welding (GTAW) process. Microstructures investigation with optical microscope, scanning electron microscope and X-ray diffraction was performed. Impact test and micro-hardness test was performed to obtain the mechanical properties of samples. Also, to investigate the corrosion behavior of the joints, the specimens were tested in 3.5% sodium chloride solution using cyclic polarization test. In the microstructure of ERNiCr-3 weld metal niobium carbide distributed in the matrix and (mostly) in grain boundary. ER309L weld metal includes dual solidification structure, so that, adjacent the 321 stainless steel base metal consist FA solidification structure and adjacent the A516 base metal consist A solidification structure. The micro-hardness test result indicates that a carbide layer with high hardness in the ER309L weld metal adjacent to A516 base metal existed. The impact test result indicates that except the ERNiCr-3 weld metal that has both brittle and ductile fracture surface, the other base metals and weld metal has ductile fracture surface. In the corrosion tests, the highest resistance to corrosion was related to ERNiCr-3 weld metal and 321 base metal. Heat treatment of samples was performed in three modes; heated to 600? and water quench, heated to 1050? and water quench and heated to 1050? and air cool to room temperature for 1 hour. Heat treatment improves the microstructure of base metals and ER309L weld metal. A516 base metal microstructure was change to fine ferrite-pearlite microstructure. Also, the delta ferrite present of the HAZ in 321 base metal and in ER309L weld metal was reduced. Mechanical investigation of heat treatment samples indicated that the best mode of heat treatment was heated to 1050? and air cool to room temperature. Heat treatment in this mode reduced the high hardness of carbide layer in ER309L weld metal. Also, the impact energy of weld metals and base metals was increased. Key Words: AISI 321 austenitic stainless steel, ASTM A516 low carbon steel, dissimilar welding, heat treatment
در اين تحقيق به بررسي خواص اتصال غيرمشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي 321 به فولاد کم‌کربن 516A و همچنين بهبود ريزساختار و خواص مکانيکي اين اتصال توسط عمليات حرارتي پرداخته شد. اتصال اين دو فولاد توسط فرآيند جوشکاري قوسي تنگستن-گاز و با استفاده از دو فلز پرکننده ER309L و ERNiCr-3 انجام گرفت. بررسي هاي ريزساختاري فلزات پايه و فلزات جوش توسط ميکروسکوپ نوري، ميکروسکوپ الکتروني روبشي و آناليز پراش پرتوايکس انجام شد. خواص مکانيکي نمونه ها توسط آزمون هاي ريز سختي سنجي و ضربه موردبررسي قرار گرفت. همچنين خواص خوردگي اتصال توسط آزمون پلاريزاسيون سيکلي در محلول 3/5 درصد کلريد سديم مورد ارزيابي قرار گرفت. در فلز جوش ERNiCr-3 کاربيدهاي غني از نيوبيوم توزيع‌شده در ريزساختار و اکثراً در مرزدانه هاي انجمادي مشاهده شد. ريزساختار فلز جوش ER309L شامل ساختار دوگانه انجمادي بود به‌طوري‌که قسمت مجاور فلز پايه فولاد زنگ نزن 321 داراي ساختار دندريتي و انجماد فريتي-آستنيتي (FA) و قسمت مجاور فلز پايه 516A داراي ساختار سلولي و انجماد نوع آستنيتي (A) بود. نتايج آزمون ريزسختي سنجي نشان‌دهنده وجود يک‌لايه کاربيدي با سختي بالا در فلز جوش ER309L در مجاور فلز پايه 516A بود. نتايج آزمون ضربه نشان داد که به‌جز فلز جوش ERNiCr-3 که داراي سطح شکست آميخته اي از شکست نرم و ترد است، بقيه فلزات پايه و فلز جوش داراي شکست نرم بودند. در آزمون خوردگي بهترين خواص مربوط به فلز جوش ERNiCr-3 و فلز پايه فولاد زنگ نزن 321 به دست آمد. عمليات حرارتي نمونه ها در سه حالت دماي 600 و کوئنچ در آب، دماي 1050 و کوئنچ در آب و دماي 1050 و سرد کردن در هوا به مدت 1 ساعت انجام شد. بررسي ريزساختار نمونه هاي عمليات حرارتي نشان داد که بهترين حالت عمليات حرارتي در دماي 1050 و سرد کردن در هوا بود. عمليات حرارتي در اين حالت باعث بهبود ريزساختار منطقه HAZ فلزات پايه و فلز جوش ER309L شد. ريزساختار فلز پايه 516A به ساختار فريتي-پرليتي کاملاً همگن تغيير يافت. درصد فريت منطقه HAZ فلز پايه زنگ نزن 321 و فلز جوش ER309L کاهش يافت. بررسي خواص مکانيکي نمونه هاي عمليات حرارتي نيز نشان داد که بهترين حالت عمليات حرارتي در دماي 1050 و سرد کردن در هوا بود. درنتيجه عمليات حرارتي در اين حالت، سختي بالا به‌دست‌آمده در فلز جوش ER309L در مجاور فلز پايه 516A کاهش پيدا کرد. همچنين انرژي ضربه فلزات پايه و فلزات جوش در اين حالت افزايش يافت. کلمات کليدي: فولاد زنگ نزن آستنيتي 321، فولاد کم‌کربن 516A، اتصال غيرمشابه، عمليات حرارتي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی