Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Ashrafi,Morteza Shamanian esfahani
علي اشرفي (استاد مشاور) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Jalal Kangazian kangazi
جلال کنگازيان کنگازي

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 اين پژوهش مشخصه‌يابي اتصال غيرمشابه بين فولاد زنگ‌نزن سوپردوفازي 2507 به سوپرآلياژ اينکولوي 825 است. بدين منظور از روش‌هاي جوشکاري قوسي تنگستن گاز (GTAW) با جريان پيوسته(CC) و جريان ضرباني (PC)، و هم‌چنين جوشکاري اصطکاکي – اغتشاشي (FSW)، استفاده شد. در هريک از روش‌هاي CCGTAW و PCGTAW سه پرکننده 2594ER، 3-ERNiCrMo و 1-ERNiFeCr مورد استفاده قرار گرفت. ريزساختار نمونه‌هاي ايجاد‌شده به کمک ميکروسکوپ نوري، ميکروسکوپ الکتروني روبشي، آناليز پراش الکتروني برگشتي و آناليز پراش پرتو ايکس مشخصه‌يابي شدند. خواص مکانيکي نمونه‌ها به‌وسيله آزمون‌هاي ريزسختي‌سنجي، کشش و ضربه، و هم‌چنين رفتار خوردگي موضعي جوشمان‌ها به‌وسيله آزمون پلاريزاسيون چرخه‌اي در محلول يک مولار سديم‌کلريد ارزيابي شدند. در فلز جوش نمونه‌هاي جوشکاري‌‌شده با پرکننده 1-ERNiFeCr و 3-ERNiCrMo به ترتيب فازهاي غني از تيتانيوم و فازهاي غني از نيوبيوم و موليبدن در فضاي بين بازوهاي دندريت‌هاي فاز آستنيت مشاهده شد. در فلز جوش نمونه جوشکاري‌شده با پرکننده 2594ER و روش CCGTAW علاوه بر فريت و آستنيت، فاز غني از کروم مشخصه‌يابي شد. نتايج آزمون کشش نمونه‌هاي جوشکاري‌شده ذوبي نشان داد تمايزي بين نوع روش يا نوع پرکننده وجود ندارد و در تمامي موارد شکست نرم از فلز پايه اينکولوي 825 اتفاق مي‌افتد. سختي فلزات جوش حاصل از پرکننده 1- ERNiFeCr کم‌تر از ساير فلزات جوش به دست آمد. در آزمون ضربه بالاترين مقاومت به ضربه براي نمونه‌ جوشکاري‌شده با پرکننده 1- ERNiFeCr و روش PCGTAW برابر با 3 ± 87 ژول به دست آمد. در آزمون پلاريزاسيون چرخه‌اي بالا‌ترين مقاومت به خوردگي حفره‌اي و کم‌ترين حساسيت براي رشد حفره در هر دو گذر فلز جوش، در مورد فلز جوش حاصل از پرکننده 2594ER و روش جوشکاري PCGTAW حاصل شد. در مورد نمونه‌هاي جوشکاري‌شده با روش FSW، قراردادن فولاد زنگ‌نزن 2507 در طرف پيشرونده، جوشي عاري از عيوب متداول در روش FSW ايجاد کرد. ريز‌شدن دانه‌ها در نواحي اغتشاش دو آلياژ در اثر تبلور مجدد ديناميکي موجب افزايش سختي ناحيه مذکور نسبت به فلزات پايه متناظر شد. در آزمون کشش جوشمان FSW استحکام نهايي (10 ± 658 مگاپاسکال) در حد فلز پايه ضعيف‌تر به دست آمد. نتايج آزمون ضربه نشان داد ناحيه اغتشاش چقرمگي بالاتر(2 ± 31 ژول) از اينکولوي 825 و کم‌تر از فولاد زنگ‌نزن 2507 دارد. نتايج آزمون پلاريزاسيون چرخه‌اي بيانگر حساسيت بالاي اينکولوي 825 قرارگرفته در زير شانه نسبت به رشد حفره بود. ناحيه اغتشاش حساسيت و مقاومت به خوردگي حفره‌اي يکسان با فولاد زنگ‌نزن 2507 داشت. درحالي‌که فولاد زنگ‌نزن 2507 قرارگرفته در زيرشانه به دليل تشکيل رسوبات غني از کروم مقاومت به خوردگي حفره‌اي پايين‌تر نسبت به فلز پايه متناظر، ولي بالاتر نسبت به اينکولوي 825، را از خود نشان داد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی