Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor,Morteza Shamanian esfahani
مسعود عطاپور (استاد مشاور) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Behjat
امير بهجت

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
High-strength low alloy steels are a class of steels used in applications that require high strength and good weldability, including ship hulls, gas pipelines and oil industry. One way to build parts is fusion welding that create areas with a large grain size in the heat-affected zone and increased susceptibility to hydrogen cracking. One way to solve this problem is to use solid state friction stir welding (FSW (process. In this study, microstructure, mechanical and corrosion properties of high strength low alloy steel friction stir welding sections X-60 has been compared with gas metal arc welding (GMAW) method. The tool that used in this research for FSW is made of WC with 16mm shoulder diameter and 5mm pin diameter and for GMAW method the AWS ER70S has been used as the filler metal. Microstructural evaluation, mechanical and corrosion properties of friction stir welding X-60 cross sections examined by optical microscope, scanning electron microscopy, tensile and micro-hardness tests, open current potential, respectively. The results of the thermal history in the area of stir zone, indicating that temperature reach in stability of the austenite phase in the weld zone. Therefore, changing welding parameters and thereby, change the heat input during friction stir welding have a great impact on maximum temperature and cooling rate that cause creating ferrite and bainitic ferrite in the weld zone. This change in microstructure of weld zone cause to improve mechanical properties that increase yield strength from 380 MPa to 420 MPa. Also, the friction stir process cause increasing hardness of 220 Vickers to an average of 280 Vickers and uniform distribution of hardness in the cross-section of friction stir joints. In fusion welding the weld zone tensile strength and hardness compared with base metal has increased, but compared to the friction stir welding is less amounts.
چکيده فولادهاي کم آلياژ با استحکام بالا، دسته‌اي از فولادها هستند که در کاربردهايي‌که نياز به استحکام بالا، انعطاف پذيري مناسب و قابليت جوش‌پذيري نياز است همچون کشتي‌سازي، صنعت خطوط لوله گاز و نفت و صنعت خودروسازي استفاده مي‌شود. روش توليد و نوع عناصر ميکروآلياژي در اين فولادها تعيين کننده ريزساختار و خواص مکانيکي آنها هستند. با توجه به کاربرد اين فولاد اتصال دائم آن‌ها به روش جوشکاري اهميت بالايي مي يابد و مشکل عمده در اين رابطه افت خواص مکانيکي و خوردگي پس از جوشکاري مي باشد. ايجاد مناطقي با اندازه دانه بزرگ در منطقه متاثر از حرارت جوش و افزايش حساسيت به ترک خوردن هيدروژني، از مهمترين چالش‌هاي جوشکاري ذوبي بشمار مي‌رود. در اين پژوهش به ارزيابي ريزساختاري و ارزيابي خواص مکانيکي و خوردگي مقطع جوش اصطکاکي اغتشاشي فولاد کم آلياژ با استحکام بالا X-60 و مقايسه آن با جوش ذوبي پرداخته شده است. ابزار مورد استفاده در جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي کاربيد تنگستن رنيوم دار با قطر شانه 16 ميلي‌متر و قطر بزرگ پين 5 ميلي‌متر به ارتفاع 9/1 ميلي‌متر بود و از الکترود ER70S جهت جوشکاري قوسي فلز-گاز استفاده شد. نتايج بدست آمده از بررسي تاريخچه گرمايي در محدوده منطقه اغتشاش نشان‌دهنده رسيدن دما به محدوده پايداري فاز آستنيت در منطقه‌ي جوش بود. بررسي هاي ريزساختاري مشخص کرد که اندازه ي دانه ها در منطقه اغتشاش نمونه هاي جوشکاري شده به روش اصطکاکي اغتشاشي کاهش يافته است و منجر به تغيير مورفولوژي و نوع فازهاي ايجاد شده نسبت به فلز پايه شده است که با نتايج بدست آمده از پروفيل گرمايي که نشان‌دهنده استحاله فازي و تغييرريزساختار فلز پايه است، مطابقت دارد. همچنين بررسي هاي ريز ساختاري نشان داد افزايش سرعت خطي و کاهش سرعت چرخشي منجر به کاهش گرماي ورودي و تغيير در اندازه دانه ها شده است. نتايج بدست آمده از بررسي نوع بافت و جهت‌گيري کريستال نشان‌دهنده عدم جهت‌گيري خاص و ايجاد بافت مرجح دانه‌ها در منطقه جوش ذوبي و حالت جامد بود. آزمون ريز سختي در مورد نمونه هاي اتصال يافته به روش اصطکاکي اغتشاشي مشخص کرد که در منطقه اغتشاش به دليل کاهش اندازه دانه و تغيير نوع فازهاي موجود سختي آن تا حدود 270 ويکرز افزايش يافته است. همچنين مشاهده شد در اثر افزايش حرارت ورودي پهناي منطقه جوش افزايش يافته است. بر اساس آزمون کشش مشاهده شد تغييرات ريزساختاري موجب افزايش استحکام تسليم از MPa370 براي فلز پايه به ميانگينMPa420 براي نمونه جوشکاري شده با سرعت چرخشيrpm 1000 و سرعت پيشروي mm/min 40 شد. تغيير مورفولوژي فازهاي ايجاد شده و ناهمگوني ريزساختاري در منطقه جوش منجر به کاهش ازدياد طول شده است. در جوشکاري ذوبي استحکام کششي و سختي منطقه جوش نسبت به فلز پايه افزايش يافته است اما نسبت به نمونه‌هاي جوش اصطکاکي اغتشاشي مقادير کمتري دارد. آزمون تافل در مورد نمونه هاي اتصال يافته به روش اصطکاکي اغتشاشي نشان داد که پتانسيل و جريان خوردگي مشابه با فلز پايه است و نمونه اتصال يافته به روش ذوبي بيشترين حساسيت را به خوردگي داشته است. نتايج بدست آمده از آزمون غوطه‌وري نشان‌دهنده افزايش مقاومت به خوردگي و کاهش اندازه حفرات ايجاد شده در منطقه جوش حالت جامد نسبت به فلز پايه و جوش ذوبي بود که مي‌تواند به دليل ريزشدن دانه‌ها و افزايش چسبندگي لايه ايجاد شده در حين خوردگي به سطح نمونه باشد. کلمات کليدي: ، جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي، جوشکاري قوسي فلز-گاز، منطقه متاثر از حرارت، بافت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی