Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Ahmad KermanPour
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mojtaba Esmailzadeh
مجتبی اسمعیل 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.
در این تحقیق ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه های فولاد زنگ‌نزن دوفازی Gost 5632 جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور نمونه های مختلف به ضخامت mm 5/1 تحت متغیر های سرعت چرخشی 400، 600 و rpm 800 و سرعت‌های پیشروی 50، 100 و mm/min 150 جوشکاری شدند. ابزار مورد استفاده از نوع آلیاژ‌های کاربید تنگستنی و به قطر شانه mm 16 و پین مخروطی به ارتفاع mm 25/1 بوده است. پروفیل دمایی حاصل از ترموکوپل‌های نوع K، بیشینه دمای جوشکاری در ناحیه مرکزی جوش تحت بالاترین حرارت ورودی یعنی سرعت چرخشی rpm 800 و سرعت پیشروی mm/min 50 را در حدود 1000 درجه سانتی گراد نشان داد. بررسی‌های ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مجهز به آنالیز عنصری صورت گرفت. فاز شناسی به روش پراش پراش پرتو ایکس(XRD)، سختی‌سنجی تحت بار g 300 و خواص مکانیکی با روش آزمایش کشش انجام شد. در نهایت سطح مقطع شکست نمونه‌های کشش مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج XRD از نمونه‌های جوشکاری عدم تشکیل فاز های مضر سیگما، چی و غیره را به علت سرعت سرد شدن بالای نمونه‌ها به اثبات رساند. اندازه دانه ناحیه اغتشاش به دلیل تغییر شکل شدید ماده در تماس با ابزار در حال چرخش نسبت به سایر نواحی به شدت کاهش یافت. دلیل آن رخ دادن پدیده تبلور مجدد دینامیکی است که در حضور حرارت و تغییر شکل شدید به سرعت فعال شده و در نتیجه آن اندازه دانه‌ها کاهش یافته است. کمترین اندازه دانه برای نمونه جوشکاری شده با سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 150 در حدود ?m 1 اندازه گیری شده است. با توجه به سیلان ماده در حین چرخش ابزار، سمت پیشرونده نمونه ها بیشترین میزان تغییر شکل را متحمل شد و به همین دلیل اندازه دانه در سمت پیشرونده نسبت به سمت پسرونده کاهش بیشتری یافت. با توجه به ریز شدن و پدیده تبلور مجدد دینامیکی، سختی ناحیه مرکزی جوش به شدت افزایش یافت به گونه ای که برای نمونه با سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 150 به حدود 423 ویکرز نسبت به فلز پایه با 284 ویکرز رسید. بررسی نتایج آزمون کشش و نحوه شکست نمونه ها نشان داد که در نمونه های با سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 100 میزان استحکام نهایی در حدود MPa 774 بوده اما محل شکست نمونه ها از ناحیه فلز پایه اتفاق افتاد. این در حالی بود که برای سایر پارامتر ها اغلب شکست از مرز جوش با فلز پایه رخ داد. بررسی شکست نگاری نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که به جز در یک مورد، در هیچ یک از نمونه ها شکست تورقی مشاهده نشد. براساس نتایج حاصل از مشاهدات ریزساختاری، پروفیل های دمایی، پراش اشعه ایکس و خواص مکانیکی، پارامتر بهینه جوشکاری فولاد دو فازی Gost 5632 شامل سرعت چرخشی rpm 600 و سرعت پیشروی mm/min 100 معرفی شد. کلمات کلیدی: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، فولاد دو فازی Gost 5632، تبلور مجدد دینامیکی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی