Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Ashrafi,Morteza Shamanian esfahani
علی اشرفی (استاد مشاور) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Jalal Kangazian kangazi
جلال کنگازیان کنگازی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Dissimilar welding between 2507 super duplex stainless steel to 825 superalloy and evaluation of joint properties
The aim of this study is evaluation of dissimilar welding between SAF 2507 super duplex stainless steel to Incoloy 825 superalloy. For this purpose, pulsed current (PC) and continues current (CC) gas tungsten arc welding (GTAW), using ER2594, ERNiCrMo-3 and ERNiFeCr-1 filler wires, and also friction stir welding (FSW) were employed. In order to the microstructure characterization of the samples optical microscopy, scanning electron microscopy, electron back scatter diffraction technique and X-ray diffraction analysis were used. The mechanical property and local corrosion behavior of the specimens were investigated by micro-hardness, impact toughness and tensile tests and also, cyclic polarization test at 1 M NaCl solution. Ti-rich and (Nb, Mo)-rich phases were observed in arm spacing region of the austenite dendritic for ERNiFeCr-1 and ERNiCrMo-3 welds, respectively. Cr-rich phase combine with austenite and ferrite phases was characterized at the weld metal of the sample welded by ER2594 and CCGTAW method. Tensile test results showed that it is not difference between fusion welding methods and or type of the filler metals, and in all the cases, the ductile fracture was occurred at the weaker base metal. The ERNiFeCr-1 weld metal displayed the lowest hardness values. The highest impact resistance value (87 ± 3 J) was corresponded to the samples welded by ERNiFeCr-1 and PCGTAW technique. According to the cyclic polarization tests, the ER2594 weld metals produced by PCGATW represented the highest and lowest pitting corrosion resistance and sensitivity, respectively, at the each welding passes. Positing the SAF 2507 at advancing side resulted in the better weld quality and free from any conventional FS weld defects. The dynamic recrystallization phenomenon and subsequent fine grain microstructure genarations caused in the higher hardness value at stir zones than related parent metals. In the tensile test, FS weldment showed the comparable ultimate strength (658 ± 10 MPa) to the weaker base metal. The impact test results presented that stir zones display the the higher and lower toughness than Incoloy 825 and SAF 2507 base metals, respectively. According to the cyclic polarization tests, Incoloy 825 posited under shoulder showed the highest sensitivity to the pit growth. The stir zone represented the same pitting corrosion sensitivity and resistance than SAF 2507. However, SAF 2507 located under shoulder showed the lower and higher pitting corrosion resistance comparison with SAF 2507 and Incoloy 825, respectively, due the formation of Cr-rich phase.
هدف از این پژوهش مشخصه‌یابی اتصال غیرمشابه بین فولاد زنگ‌نزن سوپردوفازی 2507 به سوپرآلیاژ اینکولوی 825 است. بدین منظور از روش‌های جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW) با جریان پیوسته(CC) و جریان ضربانی (PC)، و هم‌چنین جوشکاری اصطکاکی – اغتشاشی (FSW)، استفاده شد. در هریک از روش‌های CCGTAW و PCGTAW سه پرکننده 2594ER، 3-ERNiCrMo و 1-ERNiFeCr مورد استفاده قرار گرفت. ریزساختار نمونه‌های ایجاد‌شده به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز پراش الکترونی برگشتی و آنالیز پراش پرتو ایکس مشخصه‌یابی شدند. خواص مکانیکی نمونه‌ها به‌وسیله آزمون‌های ریزسختی‌سنجی، کشش و ضربه، و هم‌چنین رفتار خوردگی موضعی جوشمان‌ها به‌وسیله آزمون پلاریزاسیون چرخه‌ای در محلول یک مولار سدیم‌کلرید ارزیابی شدند. در فلز جوش نمونه‌های جوشکاری‌‌شده با پرکننده 1-ERNiFeCr و 3-ERNiCrMo به ترتیب فازهای غنی از تیتانیوم و فازهای غنی از نیوبیوم و مولیبدن در فضای بین بازوهای دندریت‌های فاز آستنیت مشاهده شد. در فلز جوش نمونه جوشکاری‌شده با پرکننده 2594ER و روش CCGTAW علاوه بر فریت و آستنیت، فاز غنی از کروم مشخصه‌یابی شد. نتایج آزمون کشش نمونه‌های جوشکاری‌شده ذوبی نشان داد تمایزی بین نوع روش یا نوع پرکننده وجود ندارد و در تمامی موارد شکست نرم از فلز پایه اینکولوی 825 اتفاق می‌افتد. سختی فلزات جوش حاصل از پرکننده 1- ERNiFeCr کم‌تر از سایر فلزات جوش به دست آمد. در آزمون ضربه بالاترین مقاومت به ضربه برای نمونه‌ جوشکاری‌شده با پرکننده 1- ERNiFeCr و روش PCGTAW برابر با 3 ± 87 ژول به دست آمد. در آزمون پلاریزاسیون چرخه‌ای بالا‌ترین مقاومت به خوردگی حفره‌ای و کم‌ترین حساسیت برای رشد حفره در هر دو گذر فلز جوش، در مورد فلز جوش حاصل از پرکننده 2594ER و روش جوشکاری PCGTAW حاصل شد. در مورد نمونه‌های جوشکاری‌شده با روش FSW، قراردادن فولاد زنگ‌نزن 2507 در طرف پیشرونده، جوشی عاری از عیوب متداول در روش FSW ایجاد کرد. ریز‌شدن دانه‌ها در نواحی اغتشاش دو آلیاژ در اثر تبلور مجدد دینامیکی موجب افزایش سختی ناحیه مذکور نسبت به فلزات پایه متناظر شد. در آزمون کشش جوشمان FSW استحکام نهایی (10 ± 658 مگاپاسکال) در حد فلز پایه ضعیف‌تر به دست آمد. نتایج آزمون ضربه نشان داد ناحیه اغتشاش چقرمگی بالاتر(2 ± 31 ژول) از اینکولوی 825 و کم‌تر از فولاد زنگ‌نزن 2507 دارد. نتایج آزمون پلاریزاسیون چرخه‌ای بیانگر حساسیت بالای اینکولوی 825 قرارگرفته در زیر شانه نسبت به رشد حفره بود. ناحیه اغتشاش حساسیت و مقاومت به خوردگی حفره‌ای یکسان با فولاد زنگ‌نزن 2507 داشت. درحالی‌که فولاد زنگ‌نزن 2507 قرارگرفته در زیرشانه به دلیل تشکیل رسوبات غنی از کروم مقاومت به خوردگی حفره‌ای پایین‌تر نسبت به فلز پایه متناظر، ولی بالاتر نسبت به اینکولوی 825، را از خود نشان داد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی