جوشکاري غيرمشابه سوپرآلياژ اينکولوي 825 به فولاد زنگ¬نزن 347 AISI و بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي 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 اين پژوهش، جوشکاري غيرمشابه فولاد زنگنزن آستنيتي AISI 347 به سوپرآلياژ پايه نيکل اينکولوي 825 مورد بررسي قرار گرفت. همچنين از روش جوشکاري قوسي تنگستن-گاز، براي ايجاد اين اتصال استفاده شد. به ترتيب از سيم جوشهاي ER 308L و اينکونل 617 به عنوان فلزات پرکننده جوشکاري استفاده شد. به منظور بررسي ريزساختار مناطق مختلف جوش از قبيل فلزات پايه، مناطق متاثر از حرارت و فلزات جوش، از روشهاي مختلف حکاکي و حکاکي برقي با استفاده از محلولهاي متفاوت استفاده شده است. همچنين ريزساختار نمونه هاي ايجادشده به کمک ميکروسکوپ نوري، ميکروسکوپ الکتروني روبشي و آناليز طيف سنجي اشعه ايکس مشخصه يابي شد.به منظور بررسي خواص مکانيکي، آزمون هاي کشش، ميکروسختي سنجي و ضربه مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين پس از انجام آزمون هاي کشش و ضربه، شکست نگاري سطوح شکست مورد بررسي و تحليل قرار گرفت. نتايج حاصل از بررسيهاي ريزساختاري نشان داد که فلز جوش حاصل از فلز پرکننده اينکونل 617 به دليل داشتن رسوبات مختلف در مرزها و درون دانه ها، داراي ساختار دانه بندي و درون دانه اي ريزتري نسبت به فلز جوش حاصل از فلز پرکننده ER 308l بود. فلز پرکننده اينکونل 617 سختي بالاتري نسبت به فلزات پايه در فلز جوش ايجاد نمود. درحالي که فلز پرکننده ER 308L، نه تنها سختي پايينتري از فلزات پايه ايجاد نمود، بلکه ميزان سختي در مناطق مختلف فلز جوش داراي اختلاف زيادي بود. شکست نمونه هاي جوشکاري شده در آزمون کشش از ناحيه فلز پايه اينکولوي 825 نشان داد که استحکام فلز جوش اينکونل 617 به اندازه قابل قبولي بوده است. اما شکست در آزمون کشش از نمونه جوشکاري شده با فلز پرکننده ER 308L در منطقه متاثر از حرارت فلز پايه فولاد زنگنزن AISI 347 رخ داد که علت آن وجود ترکهاي ذوبي در منطقه ذوب جزئي در مجاورت فلز جوش ER 308L بيان شد. انرژي ضربه فلزات جوش، پايينتر از فلزات پايه بود و فلز جوش اينکونل 617 چقرمگي بالاتري نسبت به فلز جوش ER 308L از خود نشان داد. پس از بررسي تمامي نتايج به دست آمده، فلز پرکننده اينکونل 617 انتخاب مناسب تري براي اتصال فولاد زنگنزن AISI 347 به اينکولوي 825، نسبت به فلز پرکننده ER 308L معرفي شد.