Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Hossein Edris
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) حسین ادریس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mojtaba Soltani
مجتبی سلطانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
In the last few years, the effect of Nitrogen as a strong stabilizer for Austenite have been understood which results in improvement on mechanical properties and corrosion resistance of the weld joint in the duplex stainless steels. In the current paper, the investigation of Nitrogen addition to the shielding gas on microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of the welded sections of UNS S32750 super-duplex stainless steel was performed. The GTAW process with DCEN polarity was chosen accompanied by ER 2594 filler electrode. To study the effect of Nitrogen, pure Ar, Ar + 2% N 2 , and Ar + 5% N 2 , gases were used as the shielding gas. Heat input was controlled in the range of 0.5-2 Kj/mm. microstructure of the samples were analyzed using optical microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction techniques. In order to evaluate the distribution of alloying elements in Ferrite and Austenite phases, Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) was used both before and after welding. Mechanical properties were investigated by means of micro-hardness, room temperature tensile strength, and Charpy impact techniques. Also, cyclic polarization test was used in 3.5 wt% NaCl solution at room temperature to study the corrosion behavior. The results showed that by increasing the Nitrogen content of the shielding gas from 0 to 5%, the amount of Austenite phase increased from 35 to 50 volume percent. A Cr rich phase was identified in pure Ar and Ar + 2% N welded specimens. Due to the higher Ferrite content and existence of Chromium Nitride phase in the Heat Affected Zone (HAZ) of all samples, highest average hardness value was attributed to this zone. Average hardness value of the sample with pure Ar gas was 240 HV which drop down to 220 HV due to increasing amount of Austenite phase. Highest tensile strength was recorded in Ar+5% N 2 sample. All samples were softly fractured from base metal except from the sample with pure Ar shielding gas. In the impact test, highest impact resistance was recorded for 48 J in Ar+5% N 2 specimen and only 40 J impact energy was recorded in the absence of N 2 which is lower than that of the base metal. In the cyclic polarization test, pitting potential was increase from 1.07 V to 1.18 V by increasing the N 2 content. Resistance to pitting growth which is determined by the size of Hysteresis loop was enhanced with presence of N 2 and reached to its peak in Ar+5% N 2 specimen. The weakest corrosion behavior was attributed to pure Ar shielding gas which demonstrated a low ability to re-passivation. Keywords: Super-duplex Stainless Steel, Nitrogen, Pitting Corrosion, Welding, mechanical Properties
در سال‌های اخیر به نقش نیتروژن به‌عنوان یک پایدارکننده بسیار قوی برای آستنیت پی برده شده است که با بهینه کردن نسبت فریت- آستنیت در فلزجوش فولاد زنگ نزن دوفازی و کاهش فازهای ثانویه، بهبود خواص مکانیکی و خوردگی در اتصال جوشکاری را درپی داشته است. در این پژوهش به بررسی تاثثیر افزودن نیتروژن به گاز محافظ بر ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی حفره‌ای مقاطع جوش فولاد زنگ نزن سوپردوفازی UNS S32750 پرداخته شد. برای جوشکاری از فرایند قوسی تنگستن-گاز با قطبیت منفی و فلز پرکننده ER 2594 استفاده شد. به منظور بررسی تأثیر نیتروژن از ترکیب‌های آرگون، آرگون+2% نیتروژن و آرگون+5% نیتروژن به‌عنوان گاز محافظ جهت جوشکاری استفاده شد. حرارت ورودی در محدوده Kj/mm 2-5/0 کنترل شد. ریزساختار نمونه‌های ایجاد شده به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش پرتو ایکس مشخصه یابی شدند. به منظور نحوه توزیع عناصر آلیاژی در فاز فریت و آستنیت قبل وبعد از جوشکاری از آنالیز عنصری EDS استفاده شد. خواص مکانیکی با آزمایش‌های ریزسختی سنجی، کشش و ضربه چارپی ارزیابی شد وبه منظور بررسی رفتار خوردگی از آزمایش پلاریزاسیون چرخه‌ای در محیط 5/3 درصد وزنی سدیم کلرید در دمای محیط استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش نیتروژن به گاز محافظ از صفر تا 5 درصد، مقدار آستنیت فلزجوش از 35 درصد به 50 درصد افزایش یافته است. درفلزجوش نمونه‌های گاز آرگون و آرگون+2% نیتروژن فاز ثانویه غنی از کروم (نیترید کروم) مشخصه یابی شد. به دلیل درصد فریت بالاتر و حضور فاز نیترید کروم در منطقه متأثر از حرارت همه نمونه‌ها، بالاترین میانگین سختی مربوط به این منطقه بود. میانگین سختی فلز جوش نمونه گاز آرگون 240 ویکرز بود که با افزایش نیتروژن به دلیل افزایش درصد آستنیت تا 220 ویکرز کاهش یافت. بالاترین استحکام کششی در آزمایش کشش در نمونه آرگون+5% نیتروژن حاصل شد و تمامی نمونه‌ها به جز نمونه جوشکاری شده با گاز آرگون در فلز پایه دچار شکست نرم شدند. در آزمایش ضربه بالاترین مقاومت به ضربه مربوط به نمونه آرگون+5% نیتروژن وبرابر با 48 ژول بود و در غیاب نیتروژن مقاومت ضربه برابر 40 ژول بود که حتی از فلز پایه نیز کمتر است. در آزمایش پلاریزاسیون چرخه‌ای پلانسیل حفره دار شدن با افزودن نیتروژن از 07/1 ولت تا 18/1 ولت افزایش یافت. مقاومت در برابر رشد حفرات که با اندازه حلقه هیسترزیس تعیین می‌شود با حضور نیتروژن بهبود یافت ودرنمونه جوشکاری شده باگاز آرگون+5% نیتروژن به بیشترین حد خود رسید. ضعیف‌ترین رفتار خوردگی مربوط به نمونه جوشکاری شده با گاز آرگون بود که قابلیت رویین شدن مجدد پایینی از خود نشان داد. کلمات کلیدی: فولاد زنگ نزن سوپردوفازی، نیتروژن، خوردگی حفره‌ای، جوشکاری، خواص مکانیکی ?

ارتقاء امنیت وب با وف بومی