Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Ahmad KermanPour
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) احمد کرمانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hasan Shah hosseini
حسن شاه حسيني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Dissimilar Welding Between Inconel 617 Superalloy and 310 Stainless Steel and Evaluation of the Joint Properties
Dissimilar Welding Between Inconel 617 Superalloy and 310 Stainless Steel and Evaluation of the Joint Properties Dissimilar welding between Inconel 617 nickel base superalloy and 310 austenitic stainless steel (SS) has been investigated in this research. Three types of filler materials including ERNiCr3, ERNiCrCoMo and ER310 were used for this purpose. Sever restraint was imposed to the joints to simulate the actual industrial welding conditions in the experiments. The joint microstructures including the weld metals, heat affected zones, interfaces and unmixed zones were characterized by utilizing optical and scanning electron microscopy. The joint's weldability was examined via the weldability Varestraint test. Moreover, the mechanical properties such as tensile strength, impact resistance and hardness and fracture surfaces of the specimens were investigated. Since this joint is usually used at high temperature, its mechanical properties and microstructures were investigated after aging at 1000 ?C for 120 hour. The results showed a dendritic structure in the nickel base weld metal without any cracks. The cellular-dendritic microstructure of 310 SS weld metal comprised low melting point particles that their effect along with the presence of thermal stresses led to the formation of cracks in the weld metal and in the unmixed zone of 310SS base/weld metal interface. Niobium carbide and Laves eutectic phases were found in the Inconel 82 weld metal as well as severe Nb segregation to interdendritic zones and grain boundaries migration. A fine structure and Mo segregation in the interdendritic zones were observed in Inconel 617 weld metal. After aging treatment, the precipitated particles increased in Inconel 617 and 310SS weld metals, especially in the form of chromium and molybdenum carbides. In the tensile tests, all specimens were ruptured in a ductile manner from the 310 SS base metal. In addition, the Inconel 617 filler metal made superlative strength and elasticity before aging treatment. The welded specimens of Inconel 617 and 310SS filler metals showed the maximum and minimum hardness values, respectively. Aging treatment caused hardness to increase in weld metals and 617 base metal, but it was vice versa for the 310 SS base metal. The maximum value of fracture energy was pertained to Inconel 617 weld metal (about 205 J).
چکيده در اين پژوهش، جوشکاري غير مشابه سوپرآلياژ پايه نيکل اينکونل 617 به فولاد زنگ‌نزن آستنيتي310 به روش قوسي تنگستن- گاز مورد بررسي قرار گرفت. از سه فلز پرکننده اينکونل82 (ERNiCr3)، اينکونل617 (ERNiCrCoMo1) و فولاد زنگ نزن 310 (ER310) براي اين منظور استفاده شد. با هدف تطابق شرايط آزمايشگاهي با شرايط واقعي جوشکاري در صنعت، اتصالات در حين جوشکاري با قيدگذاري بالا همراه شدند. پس از جوشکاري ريزساختار مناطق مختلف هر اتصال شامل فلزات جوش، مناطق متأثر از حرارت، فصل مشترک‌ها و مناطق مخلوط نشده با استفاده از ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مجهز به سيستم آناليز شيميايي (EDS) مورد ارزيابي قرار گرفت. جوش‌پذيري اتصالات نيز توسط آزمون جوش‌پذيري بررسي شد. همچنين خواص مکانيکي شامل استحکام کششي، مقاومت در برابر ضربه و سختي و نيز شکست نگاري نمونه‌ها بررسي شد. از آنجا که اتصال فوق عموماً در دماي بالا کاربرد دارد، با هدف بررسي تأثير شرايط دمايي در حين سرويس‌دهي، مشخصه‌يابي مکانيکي و ريزساختاري پس از عمليات پيرسازي اتصال در دماي 1000 درجه‌ سانتيگراد به مدت 120 ساعت صورت پذيرفت. بررسي‌ها نشان دهنده وجود ساختار دندريتي در فلزات جوش پايه نيکلي بوده و هيچ‌گونه ترک انجمادي در ساختار آن‌ها مشاهده نشد. ريزساختار فلز جوش فولاد 310 بصورت سلولي-دندريتي بوده و به دليل وجود فازهاي با نقطه ذوب پايين و تنش‌هاي حرارتي، ترک‌هاي انجمادي در منطقه جوش و منطقه مخلوط نشده بين فلز پايه 310-فلز پرکننده 310 ، به موازات خط ذوب و نيز ترک‌هايي عمود بر آن در منطقه HAZ به وجود آمد. فلز جوش اينکونل 82 شامل رسوبات کاربيد نيوبيوم و فاز يوتکتيک لاوه بوده و جدايش نيوبيوم به مناطق بين دندريتي و مهاجرت مرزهاي دانه در آن اتفاق افتاد. فلز جوش اينکونل 617 داراي ساختار ظريف بوده و جدايش موليبدن به مناطق بين‌دندريتي در آن رخ داد. عمليات پيرسازي موجب افزايش رسوبات در فلز جوش اينکونل 617 و فولاد 310 شد که عمدتاً بصورت کاربيدهاي کروم و موليبدن بود. در آزمون کشش تمامي نمونه‌ها قبل و بعد از پيرسازي، از محل فلز پايه فولاد 310 و به صورت نرم دچار شکست شدند. نمونه جوشکاري شده با فلز پرکننده اينکونل 617 بيشترين انعطاف‌پذيري و استحکام را در حالت قبل از پيرسازي از خود نشان داد. بيشترين و کمترين مقادير سختي به ترتيب مربوط به فلز جوش اينکونل 617 و فولاد 310 بود. عمليات پيرسازي موجب افزايش سختي در فلزات جوش و فلز پايه 617 شد در حالي‌که سختي فلز پايه 310 کاهش نشان داد. بيشترين مقدار انرژي شکست با (J)205 مربوط به فلز جوش اينکونل 617 بود و در نتيجه عمليات پيرسازي، انرژي شکست تمامي نمونه‌ها کاهش يافت. نتايج آزمون جوش‌پذيري نيز نشان داد که فلزات جوش فولاد زنگ‌نزن 310 و اينکونل 617 در کرنش‌1% کمترين حساسيت به ترک داغ را دارند. در کرنش‌هاي بالاتر، حساسيت فلز جوش 310 به ترک داغ به ميزان قابل توجهي افزايش يافت. در اين آزمون فلز جوش 617 کمترين

ارتقاء امنیت وب با وف بومی