Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Ahmad KermanPour
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mojtaba Esmailzadeh
مجتبي اسمعيل زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Friction Stir Welding of Gost 5632 Duplex Stainless Steel and Evaluation of the Joint Properties
In this study, microstructures and mechanical properties of friction stir welded Gost5632 duplex stainless steels (D) were investigated. Friction stir welding (FSW) was applied to a 1.5 mm thick Gost5632 D plate. Different speciments produced by employing rotation speeds of 400, 600 and 800 rpm and welding speeds of 50, 100 and 150 mm/min. The welding tool was made of a WC-based material, had a shoulder diameters, and the pin length of 16 and 1.25mm, respectively. The weld thermal cycles were determined through thermocouples. The measured temperature at maximum heat input (800 rpm and 50 mm/min) showed that the peak temperature was about 1000?C. Microstructures of the weld area were examined by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) equipped with an energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis system. Identity of phases was taken by X-ray diffraction test, vickers microhardness tests at a load of 300 g and mechanical properties by tensile tests were performed. Fractugraphy of tensile samples were investigated finally. Results of XRD showed any harmful phase for example sigma, chi and etc. The reason of this phenomene was high cooling rate of samples during welding. The microstructure features can be separated into three broad regions including the stir zone (SZ), the thermo-mechanically affected zone (TMAZ), and the base metal (BM). Because of severe deformation of material near rotation tool, the grain size of the weld area was reduced. It is generally known that reconstruction of fine and equiaxed grain in the SZ is a result of dynamic recrystallization. Minimum grain size was determined about 1 ?m for 600 rpm rotation and 150 mm/min welding speed. Advancing side of weldment was incurred maximum deformation according to flow materials during FSW. Because of this reason grain size of this region was finer than the other regions. The hardness within the SZs in all conditions of present study was higher than the base metal. The increase of hardness in the stir zone suggests that the hardness profile may be related to the small grain sizes of both phases in the weld zone. The hardness of BM was 284 HV whereas the mean hardness of SZ was about 423 HV. The tensile strength of the weldment (774MPa) was higher than those of BM (680 MPa). The fracture region of all samples were in BM, however fracture was occurred in interfaces of SZ/BM for almost condition of welding. The fracture surface of the weldment was indicated characteristics of ductile dimple fracture except the one with 400 rpm rotation and 50 mm/min welding speed. The results showed that microstructures and mechanical properties of the duplex stainless steel joints were significantly affected by welding conditions. The results of microstructure, tempreture profile, X-ray diffraction and mechanical properties were defined 600 rpm rotation and 100 mm/min welding speed as the optimum conditions for FSW of Gost 5632 DSS. Key word: Friction stir welding, Gost5632 lean duplex stainless steel, Recrystallization dynamic.
چکيده در اين تحقيق ريزساختار و خواص مکانيکي نمونه هاي فولاد زنگ‌نزن دوفازي Gost 5632 جوشکاري شده به روش اصطکاکي اغتشاشي مورد ارزيابي قرار گرفت. براي اين منظور نمونه هاي مختلف به ضخامت mm 5/1 تحت متغير هاي سرعت چرخشي 400، 600 و rpm 800 و سرعت‌هاي پيشروي 50، 100 و mm/min 150 جوشکاري شدند. ابزار مورد استفاده از نوع آلياژ‌هاي کاربيد تنگستني و به قطر شانه mm 16 و پين مخروطي به ارتفاع mm 25/1 بوده است. پروفيل دمايي حاصل از ترموکوپل‌هاي نوع K، بيشينه دماي جوشکاري در ناحيه مرکزي جوش تحت بالاترين حرارت ورودي يعني سرعت چرخشي rpm 800 و سرعت پيشروي mm/min 50 را در حدود 1000 درجه سانتي گراد نشان داد. بررسي‌هاي ريزساختاري توسط ميکروسکوپ نوري و الکتروني روبشي مجهز به آناليز عنصري صورت گرفت. فاز شناسي به روش پراش پراش پرتو ايکس(XRD)، سختي‌سنجي تحت بار g 300 و خواص مکانيکي با روش آزمايش کشش انجام شد. در نهايت سطح مقطع شکست نمونه‌هاي کشش مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج XRD از نمونه‌هاي جوشکاري عدم تشکيل فاز هاي مضر سيگما، چي و غيره را به علت سرعت سرد شدن بالاي نمونه‌ها به اثبات رساند. اندازه دانه ناحيه اغتشاش به دليل تغيير شکل شديد ماده در تماس با ابزار در حال چرخش نسبت به ساير نواحي به شدت کاهش يافت. دليل آن رخ دادن پديده تبلور مجدد ديناميکي است که در حضور حرارت و تغيير شکل شديد به سرعت فعال شده و در نتيجه آن اندازه دانه‌ها کاهش يافته است. کمترين اندازه دانه براي نمونه جوشکاري شده با سرعت چرخشي rpm 600 و سرعت پيشروي mm/min 150 در حدود ?m 1 اندازه گيري شده است. با توجه به سيلان ماده در حين چرخش ابزار، سمت پيشرونده نمونه ها بيشترين ميزان تغيير شکل را متحمل شد و به همين دليل اندازه دانه در سمت پيشرونده نسبت به سمت پسرونده کاهش بيشتري يافت. با توجه به ريز شدن و پديده تبلور مجدد ديناميکي، سختي ناحيه مرکزي جوش به شدت افزايش يافت به گونه اي که براي نمونه با سرعت چرخشي rpm 600 و سرعت پيشروي mm/min 150 به حدود 423 ويکرز نسبت به فلز پايه با 284 ويکرز رسيد. بررسي نتايج آزمون کشش و نحوه شکست نمونه ها نشان داد که در نمونه هاي با سرعت چرخشي rpm 600 و سرعت پيشروي mm/min 100 ميزان استحکام نهايي در حدود MPa 774 بوده اما محل شکست نمونه ها از ناحيه فلز پايه اتفاق افتاد. اين در حالي بود که براي ساير پارامتر ها اغلب شکست از مرز جوش با فلز پايه رخ داد. بررسي شکست نگاري نمونه ها با ميکروسکوپ الکتروني روبشي نشان داد که به جز در يک مورد، در هيچ يک از نمونه ها شکست تورقي مشاهده نشد. براساس نتايج حاصل از مشاهدات ريزساختاري، پروفيل هاي دمايي، پراش اشعه ايکس و خواص مکانيکي، پارامتر بهينه جوشکاري فولاد دو فازي Gost 5632 شامل سرعت چرخشي rpm 600 و سرعت پيشروي mm/min 100 معرفي شد. کلمات کليدي: جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي، فولاد دو فازي Gost 5632، تبلور مجدد ديناميکي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی