بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیر همجنس فولاد زنگ نزن 321 به فولاد کم آلیاژ استحکام بالای API X65

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مواد، دانشگاه سیستان و بلوچستان.

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد/ دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

در این پژوهش اتصال غیر‌همجنس فولاد کم‌آلیاژ استحکام‌ بالای 65X به فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 321 با استفاده از فرایند جوشکاری قوسی دستی با دو الکترود 308 و 309 انجام شد. در ادامه، ساختار، ریزساختار، سختی و استحکام کششی اتصالات مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ساختار هر دو اتصال در ناحیه جوش حاوی فازهای آستنیت و دلتا فریت بود. بررسی-های ریزساختاری نشان داد که درصد فاز فریت در جوش الکترود 309 بالاتر از مقدار این فاز در جوش الکترود 308 بود. در هر دو اتصال یک لایه واسط حاوی فازهای فریت و مارتنزیت در فصل‌مشرک فلز جوش و فولاد کم‌آلیاژ استحکام بالای 65X تشکیل شد. نتایج آزمون سختی نشان داد که مقدار سختی فلز جوش دو الکترود 308 و 309 به‌ترتیب 30 و 38 درصد بیشتر از فولاد کم‌آلیاژ بود. نتایج آزمون کشش بیانگر آن بود که استحکام کششی جوش تولید‌شده با الکترود 309 در حدود 5/1 درصد بالاتر از الکترود 308 و مقدار قابلیت تغییر طول 26 درصد کمتر بود. شکست نهایی در تمامی نمونه‌ها در فصل‌مشترک فلز جوش و فولاد کم‌آلیاژ اتفاق افتاد. بررسی سطوح شکست نمونه‌ها بیانگر ترکیب مکانیزم شکست نرم و ترد در نمونه‌های آزمون کشش بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of microstructure and mechanical properties of dissimilar joints between AISI 321 stainless steel and X65 high-strength low-alloy steel

نویسندگان [English]

  • Mahmood Sharifitabar 1
  • Sahar Khajeh Mahmoodi 2
1 Department of Materials Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan .
2 M.Sc./ University of Sistan and Baluchestan
چکیده [English]

In the present study, a dissimilar joint was established between 321 stainless steel and X65 high-strength low-alloy steel by shielded metal arc welding process using 308 and 309 stainless steel electrodes as filler materials. Then, the structure, microstructure, hardness, and tensile properties of the joints were investigated. Results showed that austenite and delta ferrite phases developed in the structure of the joints. Microstructure characterization confirmed that the volume fraction of delta ferrite in the microstructure of 309 weld metal was higher than the 308 electrode weld metal. A ferritic+martensitic layer was formed at the interface of both weld metals and X65 steel. The hardness of 308 and 309 weld metals was 30% and 38% higher than the low alloy steel base metal, respectively. Tensile test results showed that the strength of the joint set up using 309 electrode was 1.5% higher and its elongation was 26% lower than the joint made by 308 electrode. In all specimens fractured occurred at the interface between the weld metal and the low alloy steel. A mixed ductile-brittle fracture mode was observed on the fracture surface of tensile test specimens.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stainless steel
  • High-strength low-alloy steel
  • Dissimilar joint
  • strength
  • Hardness
  • Microstructure
  1. ناظم الرعایا، علیرضا، و فاضل نجف‌آبادی، محمود، "بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد API-X65 به‌روش جوش‌کاری هم‌زن اصطکاکی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره 9، صفحه 75-84، (2017).
  2. حیدری، معصومه، "اثر حرارت ورودی بر خواص مکانیکی و شکست جوش GMAW فولاد خط لوله در حضور هیدروژن"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه تربیت مدرس، (1395).
  3. Sayyar, N., Shamanian, M. and Niroumand, B., "Arc Weldability of Incoloy 825 to AISI 321 Stainless Steel Welds", Journal of Materials Processing Technology, 262, pp. 562-570, (2018).
  4. Kumar, P. and Sinha, A.N., "Effect of Pulse Width in Pulsed Nd:YAG Dissimilar Laser Welding of Austenitic Stainless Steel (304 L) and Carbon Steel (st37)", Lasers in Manufacturing and Materials Processing, 5, pp. 317-334, (2018).
  5. Poorkabirian, M., Mostaan, H. and Rafiei, M., "The Effect of Filler Metal on Properties of AISI 4130 to AISI 316L Dissimilar Joint", Journal of Advanced Materials In Engineering, 36, pp. 33-46, (2017).
  6. Pouraliakbar, H., Hamedi, M., Kokabi, A.H. and Nazari, A., "Designing of CK45 Carbon Steel and AISI 304 Stainless Steel Dissimilar Welds", Materials Research, 17, pp. 106-114, (2014).
  7. Shojaati, M. and Beidokhti, B., "Characterization of AISI 304/AISI 409 Stainless Steel Joints Using Different Filler Materials", Construction and Building Materials, 147, pp. 608-615, (2017).
  8. شفیعیان، جواد، صائب نوری، احسان، و جعفرزادگان، مصطفی، "بررسی ارتباط ریزساختار و مقاومت به خوردگی جوش غیر‌هم‌جنس فولاد زنگ‌نزن 304 و فولاد سادۀ کربنی st37 به‌روش جوش‌کاری اغتشاشی اصطکاکی"، فصلنامۀ علوم و مهندسی خوردگی، شماره 8، صفحه 7-20، (1393).
  9. مصطفائی، محمد علی، سرکاری خرمی، محمود، پور علی اکبر، حسام،  و کوکبی، امیرحسین، "بررسی ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرهم‌جنس فولاد زنگ‌نزن فریتی به فولاد سادۀ کم کربن"، چهارمین همایش مشترک انجمن مهندسان متالورژی و جامعه علمی ریخته‌گری ایران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، (1389).
  10. Gou, N.N., Zhang, J.X., Zhang, L.J., Li, Z.G. and Bi, Z.Y., "Single Pass Fiber Laser Butt Welding of Explosively Welded 2205/X65 Bimetallic Sheets and Study on the Properties of the Welded Joint", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 86, pp. 2539-2549, (2016).
  11. Zhang, L., Pei, Q., Zhang, J.X., Bi, Z.Y. and Li, P.C., "Study on the Microstructure and Mechanical Properties of Explosive Welded 2205/X65 Bimetallic Sheet", Materials and Design, Vol. 64, Article 462476, (2014).
  12. Gou, N.N., Zhang, L.J. and Zhang, J.X., "Increased Quality and Welding Efficiency of Laser Butt Welding of 2205/X65 Bimetallic Sheets with a Lagging MIG Arc", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 251, pp. 83-92, (2018).
  13. Sayiram, G. and Arivazhagan, N., "Microstructural Characterization of Dissimilar Welds between Incoloy 800H and 321 Austenitic Stainless Steel", Materials Characterization, Vol.102, pp. 180-188, (2015).
  14. Sharma, S., Taiwade, R.V. and Vashishtha, H., "Investigation on the Multi-Pass Gas Tungstenarc Welded Bi-Metallic Combination between Nickel-Based Superalloy and Ti-Stabilized Austenitic Stainless Steel", Journal of Materials Research, Vol. 32, pp. 3055-3065, (2017).
  15. www.yazd-electrode.com, (Acsessed 2021).
  16. Folkhard, E., "Welding Metallurgy of Austenitic Stainless Steels", Springer., Vienna, pp. 197-222, (1988).
  17. Feng, Y., Luo, Z., Liu, Z., Li, Y., Luo, Y. and Huang, Y., "Keyhole Gas Tungsten arc Welding of AISI 316L Stainless Steel", Materials & Design, Vol. 85, pp. 24-31, (2015).