Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Hossein Edris
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) حسین ادریس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Soodmand
محمد سودمند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Dissimilar welding between 321 austenitic stainless steel and a 516 carbonsteel and evaluation of joint properties
In this work microstructure characteristic, mechanical properties and corrosion behavior of dissimilar joint between AISI 321 austenitic stainless steel and ASTM A516 low carbon steel and also improvement of microstructure and mechanical properties of this joint with heat treatment proces, were investigated. For this purpose, two filler metals including ER309L and ERNiCr-3 were selected to be used during the gas tungsten arc welding (GTAW) process. Microstructures investigation with optical microscope, scanning electron microscope and X-ray diffraction was performed. Impact test and micro-hardness test was performed to obtain the mechanical properties of samples. Also, to investigate the corrosion behavior of the joints, the specimens were tested in 3.5% sodium chloride solution using cyclic polarization test. In the microstructure of ERNiCr-3 weld metal niobium carbide distributed in the matrix and (mostly) in grain boundary. ER309L weld metal includes dual solidification structure, so that, adjacent the 321 stainless steel base metal consist FA solidification structure and adjacent the A516 base metal consist A solidification structure. The micro-hardness test result indicates that a carbide layer with high hardness in the ER309L weld metal adjacent to A516 base metal existed. The impact test result indicates that except the ERNiCr-3 weld metal that has both brittle and ductile fracture surface, the other base metals and weld metal has ductile fracture surface. In the corrosion tests, the highest resistance to corrosion was related to ERNiCr-3 weld metal and 321 base metal. Heat treatment of samples was performed in three modes; heated to 600? and water quench, heated to 1050? and water quench and heated to 1050? and air cool to room temperature for 1 hour. Heat treatment improves the microstructure of base metals and ER309L weld metal. A516 base metal microstructure was change to fine ferrite-pearlite microstructure. Also, the delta ferrite present of the HAZ in 321 base metal and in ER309L weld metal was reduced. Mechanical investigation of heat treatment samples indicated that the best mode of heat treatment was heated to 1050? and air cool to room temperature. Heat treatment in this mode reduced the high hardness of carbide layer in ER309L weld metal. Also, the impact energy of weld metals and base metals was increased. Key Words: AISI 321 austenitic stainless steel, ASTM A516 low carbon steel, dissimilar welding, heat treatment
در این تحقیق به بررسی خواص اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 321 به فولاد کم‌کربن 516A و همچنین بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی این اتصال توسط عملیات حرارتی پرداخته شد. اتصال این دو فولاد توسط فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز و با استفاده از دو فلز پرکننده ER309L و ERNiCr-3 انجام گرفت. بررسی های ریزساختاری فلزات پایه و فلزات جوش توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش پرتوایکس انجام شد. خواص مکانیکی نمونه ها توسط آزمون های ریز سختی سنجی و ضربه موردبررسی قرار گرفت. همچنین خواص خوردگی اتصال توسط آزمون پلاریزاسیون سیکلی در محلول 3/5 درصد کلرید سدیم مورد ارزیابی قرار گرفت. در فلز جوش ERNiCr-3 کاربیدهای غنی از نیوبیوم توزیع‌شده در ریزساختار و اکثراً در مرزدانه های انجمادی مشاهده شد. ریزساختار فلز جوش ER309L شامل ساختار دوگانه انجمادی بود به‌طوری‌که قسمت مجاور فلز پایه فولاد زنگ نزن 321 دارای ساختار دندریتی و انجماد فریتی-آستنیتی (FA) و قسمت مجاور فلز پایه 516A دارای ساختار سلولی و انجماد نوع آستنیتی (A) بود. نتایج آزمون ریزسختی سنجی نشان‌دهنده وجود یک‌لایه کاربیدی با سختی بالا در فلز جوش ER309L در مجاور فلز پایه 516A بود. نتایج آزمون ضربه نشان داد که به‌جز فلز جوش ERNiCr-3 که دارای سطح شکست آمیخته ای از شکست نرم و ترد است، بقیه فلزات پایه و فلز جوش دارای شکست نرم بودند. در آزمون خوردگی بهترین خواص مربوط به فلز جوش ERNiCr-3 و فلز پایه فولاد زنگ نزن 321 به دست آمد. عملیات حرارتی نمونه ها در سه حالت دمای 600 و کوئنچ در آب، دمای 1050 و کوئنچ در آب و دمای 1050 و سرد کردن در هوا به مدت 1 ساعت انجام شد. بررسی ریزساختار نمونه های عملیات حرارتی نشان داد که بهترین حالت عملیات حرارتی در دمای 1050 و سرد کردن در هوا بود. عملیات حرارتی در این حالت باعث بهبود ریزساختار منطقه HAZ فلزات پایه و فلز جوش ER309L شد. ریزساختار فلز پایه 516A به ساختار فریتی-پرلیتی کاملاً همگن تغییر یافت. درصد فریت منطقه HAZ فلز پایه زنگ نزن 321 و فلز جوش ER309L کاهش یافت. بررسی خواص مکانیکی نمونه های عملیات حرارتی نیز نشان داد که بهترین حالت عملیات حرارتی در دمای 1050 و سرد کردن در هوا بود. درنتیجه عملیات حرارتی در این حالت، سختی بالا به‌دست‌آمده در فلز جوش ER309L در مجاور فلز پایه 516A کاهش پیدا کرد. همچنین انرژی ضربه فلزات پایه و فلزات جوش در این حالت افزایش یافت. کلمات کلیدی: فولاد زنگ نزن آستنیتی 321، فولاد کم‌کربن 516A، اتصال غیرمشابه، عملیات حرارتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی