عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر جوشکاری ترمیمی مکرر بر ساختار وخواص مکانیکی فولاد مارتینزی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1261;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73154;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1261;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73154
- تاریخ دفاع
- ۲۳ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد شجاعتی
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- علت جوشکاری ترمیمی مکرر، عیب دار بودن جوش می باشد. حرارت وارد شده به ناحیه متاثر از حرارت در جوشکاری ترمیمی ممکن است باعث افت خواص آن ناحیه گردد، به همین دلیل تعداد دفعات جوشکاری ترمیمی در هر موضع محدود می گردد. در این پژوهش تاثیر جوشکاری ترمیمی مکرر تا نه بار بر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی X20Cr13 مورد بررسی قرار گرفت. جوشکاری ترمیمی مکرر برچهار نمونه "صفر، سه، پنج و نه بار ترمیم مکرر شده" که مورد عملیات حرارتی بعدی در دمای C°630 قرار گرفتند، صورت پذیرفت. نمونه های آزمون ضربه و کشش از مناطق مختلف تهیه و مورد آزمون قرار گرفتند. میکروسکوپی نوری و الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس نشان داد در اثر عملیات حرارتی، حدود 30% وزنی آستنیت باقیمانده در جوش شکل می گیرد که سبب افزایش انرژی ضربه از J36 به J7/54 پس از عملیات حرارتی می گردد. عملیات حرارتی سبب ایجاد شبکه کاربید کروم در مرز دانه های ناحیه متاثر از حرارت می گردد که با ادامه روند جوشکاری ترمیمی دچار از هم گسیختگی می گردند. همچنین دانه های آستنیت اولیه شکل گرفته در ناحیه متاثر از حرارت در اثر چرخه های حرارتی مکرر گرم و سرد شدن دچار ریزدانگی می گردند. به همین دلیل انرژی ضربه این ناحیه از 7/36 در نمونه صفر به J3/64 (75% افزایش) در نمونه نه بار ترمیم شده افزایش یافت. برهمکنش دو عامل ریزدانگی آستنیت که تمایل به افزایش ریزسختی و از بین رفتن شبکه کاربیدی که تمایل به کاهش آن دارد سبب 13% افزایش ریزسختی ناحیه متاثر از حرارت از HV270 به HV305 در نمونه های صفر به سه بار ترمیم شده می گردد، اما در ادامه به دلیل تاثیر بیشتر عدم حضور کاربیدهای ترد مرزدانه ای روند افزایشی متوقف، و ریزسختی نمونه پنج بار ترمیم شده تفاوتی با نمونه سه بار ترمیم ندارد. در ادامه تاثیر بیشتر عدم حضور کاربیدهای مرزدانه ای سبب کاهش ریزسختی به HV285 در نمونه نه بار ترمیم شده می گردد. آزمون کشش نشان داد جوشکاری ترمیمی مکرر تاثیر مخربی بر استحکام عرضی مقطع جوشکاری شده ندارد. شکست همه نمونه ها در فلز پایه با استحکام نهایی برابر یا بالاتر از فلز پایه( MPa868) رخ داد. بررسی شکست نگاری سطوح شکست حاکی از تغییر رفتار بالنسبه ترد غالب در ترمیم های ابتدایی به رفتار نرم در نمونه نه بار ترمیم شده داشت. این مورد به حضور کاربیدهای ترد به هم پیوسته در مرزدانه ها نسبت داده شد. در نهایت نتیجه گیری می شود که جوشکاری ترمیمی مکرر نه تنها تاثیر مخربی بر رفتار مکانیکی و ریزساختار ناحیه متاثر از حرارت فولاد X20Cr13 نگذاشت، بلکه بهبود انرژی ضربه، افزایش ریزسختی و رفتار نرم این ناحیه را باعث شد.
- Abstract
- In this research, effect of repeated repair welding on mechanical properties and microstructure of X20Cr13 stainless steel has been studied. Introduction of massive heat to weld heat affected zone (HAZ) may deteriorate HAZ properties. Therefore, different standards have put limitation on performing repeated repair welding in same position. To study the effect of repeated repair welding, four specimens “0R, 3R, 5R and 9R” were prepared and were subjected to post weld heat treatement at 630°C. Charpy impact test ans transverse tensile test samples were prepared and tested. Optical and electron microscope observations together with X-ray diffraction analysis revealed presence of 30wt% retained austenite in weld metal after post weld heat treatement. It increased impact toughness of weld metal from 36 to 57J after post weld heat treatement. Post weld heat treatement led to formation of a continus network of grain boundary carbides in heat affected zone. This network was subjected to rupture due to introduction of successive heat as repair sequence was continued. Also, primary austenite grains were refined as repair sequence continued. Therefore, HAZ impact toughness was increased from 36.7J in 0R to 64.3J in 9R specimen. The correlation between refinement of austenite grains and discontinuity of grain boundary carbides increased HAZ microhardness from 270HV in 0R to 305HV in 3R specimen. On continue, higher effect of discontinuity of HAZ grain boundary carbides in decreased microhardness to 285HV in 9R specimen. Transverse tensile tests revealed repeated repair welding has no detrimental effect on transvers strength of repaired samples. All samples fractured in base metal with ultimate tensile strength values close to that of base metal (868MPa). Fractographic observation revealed fracture behavior of tensile test samples has changed from semi-ductile in primary sequences of repair to ductile in last sequnces. This was attributed to discontinuity of HAZ grain boundary carbides. According to all observations, it was concluded that repeated repair welding not only has no detrimental effect on mechanical properties and microstructure of X20Cr13 stainless steel, but also incrases HAZ impact toughness and decreases HAZ microhardness. Keywords: Repeated repair welding, Martensitic stainless steel, Heat affected zone
