Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor,Abdolmajid Eslami
مسعود عطاپور (استاد راهنما) عبدالمجيد اسلامي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Milad Jokar abedi
ميلاد جوکارعابدي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Dissimilar welding of AISI 316 Austenitic stainless steel to AISI 405 Ferritic stainless steel and evaluation of the joint properties
in this present study microstructure and mechanical properties ofAISI 316 In the present study, microstructure and mechanical properties of AISI 316 austenitic stainless steel(ASS)/AISI 405 Ferritic stainless steel (FSS) dissimilar joints were investigated. Dissimilar joints were fabricated by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) using different filler metals of ER309, ER316, ER347 and ERNiCr3. The microstructures were studied by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. The mechanical properties of the joints were investigated using impact, tensile, hardness and shear punch tests. Furthermore, the corrosion behavior of the joints was evaluated using cyclic polarization and immersion tests in a 0.1 M NaCl solution and 0.1 M H 2 SO 4 . Results showed that different microstructures were formed with different amounts of delta ferrite. The formation of acicular delta-ferrite phase was encouraged by increasing the ferrite stabilizing elements in the welds. Also, scanning electron microscopy analysis indicated that the use of 347 and 316 filler metals significantly improved the mechanical properties of the welds due to formation of a finer structure containing titanium, niobium and molybdenum elements. The results of the tensile tests showed that all the joints failed from a weaker region which was ferritic base metal. The impact tests indicated that the impact strength of the weld fabricated by 347 filler metal was the highest among different welds. The shear punch tests showed the highest yield and shear strength for the weld formed by 347 filler metal. The corrosion experiments showed that the corrosion resistance of the welds was significantly dependent to the filler metals. Key words : Austenitic stainless steel, ferritic stainless steel, shear punch test, scanning electron microscopy, corrosion resistance. .
در اين پژوهش به بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي و نيز مقاومت به خوردگي اتصالغيرمتشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي 316 به فولاد زنگ نزن فريتي 405 پرداخته شده است.اتصال اين دو فلز با استفاده از 4 پرکننده پايه آستنيتي 316، 347 و 309 واينکونل82 انجام گرفت. براي بررسي ريزساختار و مشخصه يابي فلزات پايه، فلزات جوش وفصل مشترک ها از ميکروسکوپ الکتروني نوري، ميکروسکوپ الکتروني روبشي و آناليز پراشپرتو ايکس استفاده شد. همچنين بمنظور بررسي توزيع عناصر آلياژي در ريزساختار و بيندندريت ها از روش آناليز نيمه کمي EDS استفاده شد. خواص مکانيکي اتصال با استفاده از آزمون هاي ضربه،کشش، سختي و پانچ برشي مطالعه شد. در ادامه با انجام آزمون خوردگي سيکلي و غوطه وريدر محلول 1/0 مولار aCl و1/0 مولار H 2 SO 4 رفتار خوردگي اتصال هاي ايحاد شده و فلزات پايه مورد ارزيابي قرارگرفت. ارزيابي هاي انجام گرفته نشان داد که با توجه به ترکيب شيميايي پرکننده ها،ريزساختارهاي متفاوت با مقدار فريت دلتاي متفاوت در ناحيه جوشکاري شده بوجود ميآيد و توسط نسبت کروم به نيکل معادل مي توان آنها را از يکديگر تفکيک کرد. باافزايش عناصر فريت زا در ترکيب شيميايي، ساختار با دندريت هاي سوزني شکل و ظريف تريدر زمينه آستنيتي ايجاد مي شود که اين باعث بهبود خواص مکانيکي مي شود. همچنينآناليز ميکروسکوپ الکتروني روبشي بيانگر اين مطلب بود که استفاده از پرکننده هايي چون347 و 316 حاوي عناصر پايدار کننده تيتانيوم و نيوبيوم و موليبدن، سبب بوجود آمدنساختار ظريف تري از دانه بندي شده و با تشکيل کاربيد هاي نيوبيوم از بوجود آمدنترکيبات مضر چون کاربيدکروم جلوگيري و ناحيه عاري از کروم تخليه شده را بوجود مي آورند. نتايج آزمون کشش نشان داد که همه ي اتصال ها از قسمت ضعيف تراتصال که فلز پايه فريتي بود دچار شکست مي شوند و همه پرکننده ها از ديدگاه پذيرشاتصال مناسبي را ايجاد مي کنند . با توجه به اينکه مقدار چقرمگي در اتصال هايغير متشابه ترکيبي از چقرمگي ناحيه هاي متاثر از حرارت در هر دو سمت و فلز پايه وحوضچه جوش مي باشد، مقدار چقرمگي ايجاد شده براي پرکننده ها تقريبا نزديک به همبودند ولي براي پرکننده اينکونل به دليل وجود نيکل بالا در ترکيب شيميايي و انجمادکاملا آستنيتي، ناحيه اتصال، چقرمگي نسبتا بيشتري را نسبت به بقيه پرکننده هاايجاد مي کند. با توجه به نتايج آزمون ضربه مشخص شد که استحکام ضربه اتصال باپرکننده 347 نسبت به بقيه پرکننده ها بيشتر بوده که دليل آن وجود عنصر نيوبيوم درترکيب آن و مقدار متعادل تري از نسبت کروم و نيکل معادل در ترکيب اين پرکننده بود.نتايج آزمون سختي نشان داد که در دو طرف ناحيه هاي متاثر از حرارت، به دليل حرارتورودي زياد از حوضچه جوش شامل درشت شدگي دانه ها و کاهش استحکام سختي ايجاد شدهاست و همچنين اتصال هاي با پرکننده هاي 347 و 316 کمترين شيب غلظتي سختي را نسبتبه فلزات پايه بوجود آورد. آزمون پانچ برشي بيشترين استحکام تسليم و برشي را برايپرکننده 347 نشان داد. آزمون پلاريزاسيون چرخه اي نشان داد که با افزايش مقدارکروم به نيکل معادل، چگالي جريان خورگي به سمت مقادير منفي تر و پتانسيل خوردگي بهسمت پتانسيل هاي نجيب تر جابجا مي شود که البته درصد عناصر آلياژي موجود در ريزساختار و نوع ساختار انجمادي ايجاد شده در ناحيه اتصال تاثير زيادي بر رفتارخوردگي و تشکيل لايه محافظ رويين براي پرکننده هاي مختلف ايجاد مي کند. در اين بينبا توجه به نتايج و مشاهدات صورت گرفته، با احتساب ميزان رقت در جوشکاري هاي غيرمتشابهو ترکيب شيميايي پرکننده ها، اتصال هايي که نسبت کروم به نيکل معادل 4/1 و حاويعناصر آلياژي پايدار کننده و استحکام بخش بودند، ريزساختار ظريف تري از دندريت هابا فاصله ي بين بازوهاي دندريتي نزديک بهم و ريزساختار مطلوب تري از ديدگاهمکانيکي و خوردگي ايجاد مي کنند. کلمات کليدي فولاد زنگ‌نزن آستنيتي، فولادزنگ‌نزن فريتي، پانچ برشي، ميکروسکوپ الکتروني روبشي، پتانسيل خوردگي چرخه اي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی