جوشکاری غیرمشابه سوپرآلیاژ اینکولوی 825 به فولاد زنگ¬نزن 347 AISI و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this study, dissimilar welding of AISI 347 austenitic stainless steel to incoloy 825 nickel base superalloy was investigated. The tungsten-gas arc welding method was also used to create this joint. ER 308L and Inconel 617 welding wire were used as welding filler metals, respectively. Different etching and electroetching methods using different solutions have been used to study the microstructure of different welding regions such as base metals, heat affected Zones and weld metals. The microstructure of the welded joints was also investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and characteristic X-ray spectroscopy analysis. Tensile, microhardness and impact tests were used to investigate the mechanical properties. Also, after performing tensile and impact tests, fractography of fracture surfaces was studied and analyzed. The results of microstructural analysis showed that weld metal of Inconel 617 filler metal due to different precipitation at the boundaries and within the grains, has a finer graine structure and inside of grain structure than weld metal of filler metal ER was 308l. Filler metal Inconel 617 produced higher hardness than base metals in weld metal. While the ER 308L filler metal not only produced a lower hardness than the base metals, but also the hardness varied widely across regions. The failure of the welded specimens in the tensile test of the Incoloy 825 base metal showed that the strength of the Inconel 617 weld metal was acceptable. But failure in the tensile test of the welded specimen with ER 308L filler occurred in the heat affected zone of the AISI 347 stainless steel base metal due to the presence of liquation cracks in the partial melted zone adjacent to the ER 308L weld metal. The impact energy of the weld metal was lower than that of the base metal, and the Inconel 617 weld metal showed higher toughness than the ER 308L weld metal. After reviewing all the results, the Inconel 617 filler metal was introduced as a better choice for bonding AISI 347 stainless steel to the Incoloy 825 than the ER 308L filler metal.

در این پژوهش، جوشکاری غیرمشابه فولاد زنگنزن آستنیتی AISI 347 به سوپرآلیاژ پایه نیکل اینکولوی 825 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز، برای ایجاد این اتصال استفاده شد. به ترتیب از سیم جوشهای ER 308L و اینکونل 617 به عنوان فلزات پرکننده جوشکاری استفاده شد. به منظور بررسی ریزساختار مناطق مختلف جوش از قبیل فلزات پایه، مناطق متاثر از حرارت و فلزات جوش، از روشهای مختلف حکاکی و حکاکی برقی با استفاده از محلولهای متفاوت استفاده شده است. همچنین ریزساختار نمونه های ایجادشده به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز طیف سنجی اشعه ایکس مشخصه یابی شد.به منظور بررسی خواص مکانیکی، آزمون های کشش، میکروسختی سنجی و ضربه مورد استفاده قرار گرفتند. همچنین پس از انجام آزمون های کشش و ضربه، شکست نگاری سطوح شکست مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسیهای ریزساختاری نشان داد که فلز جوش حاصل از فلز پرکننده اینکونل 617 به دلیل داشتن رسوبات مختلف در مرزها و درون دانه ها، دارای ساختار دانه بندی و درون دانه ای ریزتری نسبت به فلز جوش حاصل از فلز پرکننده ER 308l بود. فلز پرکننده اینکونل 617 سختی بالاتری نسبت به فلزات پایه در فلز جوش ایجاد نمود. درحالی که فلز پرکننده ER 308L، نه تنها سختی پایینتری از فلزات پایه ایجاد نمود، بلکه میزان سختی در مناطق مختلف فلز جوش دارای اختلاف زیادی بود. شکست نمونه های جوشکاری شده در آزمون کشش از ناحیه فلز پایه اینکولوی 825 نشان داد که استحکام فلز جوش اینکونل 617 به اندازه قابل قبولی بوده است. اما شکست در آزمون کشش از نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ER 308L در منطقه متاثر از حرارت فلز پایه فولاد زنگنزن AISI 347 رخ داد که علت آن وجود ترکهای ذوبی در منطقه ذوب جزئی در مجاورت فلز جوش ER 308L بیان شد. انرژی ضربه فلزات جوش، پایینتر از فلزات پایه بود و فلز جوش اینکونل 617 چقرمگی بالاتری نسبت به فلز جوش ER 308L از خود نشان داد. پس از بررسی تمامی نتایج به دست آمده، فلز پرکننده اینکونل 617 انتخاب مناسب تری برای اتصال فولاد زنگنزن AISI 347 به اینکولوی 825، نسبت به فلز پرکننده ER 308L معرفی شد.