توصيفگر ها :
ريز ساختار , سختي سنجي , مقاومت به خوردگي , خواص فيزيكي , خواص مكانيكي
چكيده فارسي :
چكيده
در اين پاياننامه جوشكاري حالت جامد فولاد جديد آستنيتي منگنز-كروم مورد بررسي قرار گرفت. از آنجايي كه اين آلياژ جز
فولادهاي جديد محسوب ميشود، هيچ گونه تحقيقي در خصوص جوشكاري حالت جامد آن صورت نگرفته است. با توجه به توسعه
آلياژ جديد، فولاد آستنيتي منگنز-كروم به منظور جايگزيني با فولادهاي سري 011به دليل محدوديت استفاده از اين فولادها در
نيروگاههاي هستهاي، بررسي فرآيند اتصال و جوشكاري آن داراي اهميت زيادي در صنعت ميباشد. به دليل محدوديتي كه اين آلياژ
در تركيب شيميايي و همچنين ساختار فازي دارد، ساختار آن ميبايست آستنيتي باقي بماند. جوشكاري اين آلياژها زماني مطلوب
خواهد بود كه علاوه بر عدم وجود عيوب در ناحيه اتصال، تحولات چنداني در ساختار، خواص فيزيكي و خواص مكانيكي نواحي جوش
و پيرامون آن رخ ندهد و به ويژگيهاي فلز پايه نزديك باشد. بدين منظور نمونههايي از اين فولاد تهيه شد و در سرعتهاي دوراني و
خطي مختلف، ريزساختار و خواص مكانيكي و رفتار خوردگي نمونههاي جوشكاري شده مطالعه گرديد. نتايج كلي بررسي ريزساختار
و خواص مكانيكي از جمله مقدار سختي و استحكام كششي نمونهها نشان داد كه با استفاده از روش جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي0
( )FSWامكان اتصال مطلوب فولادهاي آستنيتي منگنز-كروم بالا وجود دارد. بررسي اثر سرعت خطي جوشكاري نشان داد كه در
بين سه سرعت خطي 01 ،01و 01ميليمتر بر دقيقه، سرعت خطي 01ميليمتر بر دقيقه بهينهترين سرعت خطي ميباشد. بررسي
اثر سرعت دوراني جوشكاري نشان داد كه با افزايش سرعت دوراني از 001به 0101دور بر دقيقه خواص مكانيكي از جمله سختي و
استحكام كششي نمونههاي جوشكاري شده در سرعت دوراني 0101دور بر دقيقه شرايط مطلوبي را در ريزساختار و خواص مكانيكي
نمونههاي جوشكاري شده ايجاد ميكند. با اين حال در سرعت دوراني بالاتر 0001دور بر دقيقه خواص مكانيكي از جمله سختي و
استحكام كششي افت ميكند. مشاهدات ميكروسكوپي ريزساختار نمونههاي جوشكاري شده نشان داد كه همگنترين ساختار در
نمونههاي جوشكاري شده با سرعت خطي 01ميليمتر بر دقيقه و سرعت دوراني 0101دور بر دقيقه حاصل ميشود. بررسي تحولات
فازي ناحيه اتصال به كمك آناليز XRDنشان داد كه كمترين تحول فازي و تشكيل فازهايي بجز آستنيت مربوط به نمونهاي است كه
با سرعت خطي 01ميليمتر بر دقيقه و سرعت دوراني 0101دور بر دقيقه جوشكاري شده است. مشاهدات مقدار فاز مغناطيسي
موجود در ناحيه اتصال و منطقه متاثر از حرارت نشان ميدهد كه كمترين عدد فريت يا كمترين مقدار فاز مغناطيسي در نمونههاي
اتصال يافته با سرعت خطي 01ميليمتر بر دقيقه با مقدار عدد فريتي % 1/10و سرعتهاي دوراني 001و 0101دور بر دقيقه
تشكيل شده است. بررسي رفتار خوردگي فلز پايه عدد مقاومت به خوردگي 0/0ميكرو آمپر بر سانتي متر مربع را نشان ميدهد كه از
مقاومت به خوردگي خوبي برخوردار ميباشد. رفتار خوردگي ناحيه اتصال نمونههاي مختلف نشان داد كه نمونههاي جوشكاري شده
به روش FSWمقاومت به خوردگي مناسبي با عدد مقاومت به خوردگي 01ميكروآمپر بر سانتي متر مربع در مقايسه با فلز پايه با
عدد مقاومت به خوردگي 0ميكروآمپر بر سانتي متر مربع را دارند به ويژه نمونهاي كه در سرعت خطي 01ميليمتر بر دقيقه و سرعت
دوراني 001دور بردقيقه كه شرايط خوردگي مطلوب ميباشد
چكيده انگليسي :
Abstract
In this thesis, solid state welding of new manganese-chromium austenitic steel was
investigated. Since this alloy is one of the new steels, no research has been done on solid
state welding. Due to the development of a new manganese-chromium austenitic alloy for
replacement with 300 series steels in nuclear power plants, the study of its connection and
welding process is of great importance in the industry. Due to the limitations of this alloy
in its chemical composition as well as its fuzzy structure, its structure must remain
austenitic.Welding of these alloys will be desirable when, in addition to the absence of
defects in the joint area, there are not many changes in the structure, physical and
mechanical properties of the weld area and its surroundings and it is close to the
characteristics of the base metal. For this purpose, samples of this steel were prepared and
at different rotational and linear speeds, microstructure and mechanical properties and
corrosion behavior of welded samples were investigated.The general results of
microstructure and mechanical properties of the samples showed that it is possible to
connect to high manganese-chromium austenitic steels using friction friction welding
(FSW) method. The study of the effect of linear welding speed showed that among the three
linear speeds of 20, 50 and 80 mm / min, the linear speed of 50 mm / min is the optimal
speed. The effect of rotational speed of welding showed that by increasing the rotational
speed from 530 to 1020 rpm, the mechanical properties of welded samples at a rotational
speed of 1020 rpm create favorable conditions in the microstructure and mechanical
properties of welded samples. But at higher speeds at 1410 rpm the mechanical properties
are reduced. Microscopic observations of the microstructure of the welded samples showed
that the most homogeneous structure was obtained in the welded specimens with a linear
velocity of 50 mm / min and a rotational velocity of 1020 rpm. Study of the fuzzy
transformations of the joint area by XRD analysis showed that the lowest fuzzy evolution
and phase formation except for austenite is related to a sample that has been welded with a
linear velocity of 50 mm / min and a rotational speed of 1020 rpm. Observations of the
amount of magnetic phase in the connection area and the heat affected area show that the
lowest number of ferrites or the lowest amount of magnetic phase in the connected samples
with linear velocity of 50 mm / min and rotational velocities of 730 and 1020 rpm.
Examination of corrosion behavior of base metal shows corrosion resistance of 2.4 μA /
cm2, which is a good corrosion resistance. FSW welded specimens have a linear velocity
of 50 mm / min and a rotational velocity of 730 rpm compared to the corrosion rate of base
metals, indicating a corrosion resistance of 10 μA / cm2.
