تأثیر دما و زمان بر خواص اتصال فولاد 420 AISI به فولاد 2507 SAF ایجاد شده توسط فرایند فاز مایع گذرا

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی.

2 گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک.

چکیده

در این پژوهش، تأثیر دما و زمان بر خواص اتصال غیرمشابه فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی 420 AISI به فولاد زنگ‌نزن سوپردوفازی 2507 SAF ایجاد شده توسط فرایند فاز مایع گذرا بررسی شد. لایه میانی پایه نیکلی از نوع BNi-2 با ضخامت 25 میکرومتر در بین نمونه‌های آماده شده قرار گرفت و فرایند اتصال‌دهی در دماهای 1050 و 1100 درجه سانتی‌گراد و زمان‌های مختلف انجام شد. بررسی ریزساختار اتصال، توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون طیف‌سنجی توزیع انرژی پرتو ایکس انجام شد. همچنین آزمایش ریزسختیسنجی و آزمایش استحکام کششی برشی روی نمونه‌ها انجام گرفت. نتایج بیانگر تکمیل انجماد همدما در نمونه‌های اتصال‌یافته در دمای 1050 درجه سانتی‌گراد با زمان 45 دقیقه و در دمای 1100 درجه سانتی‌گراد با زمان 30 دقیقه بود. ارزیابی ریزسختی نمونه‌ها نشان داد که ناحیه انجماد غیرهمدما دارای بالاترین میزان سختی (520 ویکرز) و ناحیه انجماد همدمای کامل دارای کمترین میزان سختی (300 ویکرز) در دمای 1050 درجه سانتی‌گراد بود. همچنین ارزیابی استحکام کششی برشی نمونه‌ها نشان داد که نمونه اتصال‌یافته به‌مدت زمان یک دقیقه در دمای 1050 درجه سانتی‌گراد، دارای کمترین مقدار استحکام، یعنی 196 مگاپاسکال و نمونه اتصال‌یافته با زمان 60 دقیقه در دمای 1100 درجه سانتی‌گراد دارای بیشترین مقدار استحکام، یعنی 517 مگاپاسکال بودند.   

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Temperature and Time on the Joint Properties of AISI420 Steel to SAF2507 Steel Produced by Transient Liquid Phase Process

نویسندگان [English]

  • M. Jafari 1
  • M. Rafiei 1
  • H. Mostaan 2
1 Advanced Materials Research Center, Department of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran.
2 Department of Materials and Metallurgical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran.
چکیده [English]

In this research, the effect of temperature and time on the properties of AISI420/SAF2507 dissimilar joint produced by transient liquid phase bonding process was investigated. A BNi-2 interlayer with 25 μm thickness was inserted between two dissimilar steel samples. The bonding process was performed at 1050 oC and 1100 oC for different bonding times. The microstructures of the joints were studied using optical microscope, scanning electron microscope and energy dispersive X-ray spectroscopy. Microhardness and tensile shear strength of bonded samples were investigated. Isothermal solidification was completed for the joints bonded at 1050 oC and 1100 oC for 45 min and 30 min, respectively. ASZ and ISZ areas of the bonding zone at the bonding temperature of 1050 oC indicated the highest (520 HV) and the lowest (300 HV) microhardness values, respectively. Sample bonded at 1050 oC for 1 min indicated the lowest tensile strength (196 MPa) and sample bonded at 1100 oC for 60 min indicated the highest tensile strength (517 MPa).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Super-duplex stainless steel
  • Martensitic stainless steel
  • TLP bonding
  • Isothermal solidification
  • Tensile shear strength

مراجع

1. Javid, F., Haghir, T., and Shamanian, M., “Welding of 420 Martensitic Stainless Steel and Evaluation of Joint Properties”, Proceeding of the 8th Congress of Iranian Metallrgical Engineering Society, Isfahan University of Technology, pp. 1439-1445, 2004.
2. Tao Xi, Y., Xin Liu, D., and Han, D., “Improvement of Corrosion and Wear Resistances of AISI 420 Martensitic Stainless Steel Using Plasma Nitriding of Low Temperature”, Surface Coatings & Technology, Vol. 202, pp. 2577-2583, 2008.
3. Kou, S., Welding Metallurgy Book, Second Edition, John Wiley & Sons, 2003.
4. Masouri, D., “Introduction to Duplex Stainless Steels”, Iranian Corrosion Association, Vol. 18, pp. 25-30, 2012.
5. Hao, K., Zhang, C., Zeng, X., and Gao, M., “Effect of Heat Input on Weld Microstructure and Toughness of Laser-Arc Hybrid Welding of Martensitic Stainless Steel”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 245, pp. 7-14, 2017.
6. Chen, H. C., Ng, F. L., and Du, Z., “Hybrid Laser-TIG Welding of Dissimilar Ferrous Steels: 10 mm Thick Low Carbon Steel to 304 Austenitic Stainless Steel”, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 47, pp. 324-336, 2019.
7. Luchtenberga, P., Tancredode, P., Paulo, C., Carlos, S., Henning, A., Ossimar, L., Ricardo, M., and Torres, D., “Effect of Welding Energy on the Corrosion and Tribological Properties of Duplex Stainless Steel Weld Overlay Deposited by GMAW/CMT Process”, Surface and Coatings Technology, Vol. 375, pp. 688-693, 2019.
8. Pankaja, P., Tiwaria, A., Bhadra, R., and Biswas, P., “Experimental Investigation on CO2 Laser Butt Welding of AISI 304 Stainless Steel and Mild Steel Thin Sheets”, Optics & Laser Technology, Vol. 119, p. 105633, 2019.
9. Hao, X., Dong, H., Xia, Y., and Li, P., “Microstructure and Mechanical Properties of Laser Welded TC4 Titanium Alloy/304 Stainless Steel Joint With (CoCrFeNi)100-xCux High-Entropy Alloy Interlayer”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 803, pp. 649-657, 2019.
10. Yang, L., Cui, Y., Wei, X., Li, M., and Zhang, Y., “Strength of Duplex Stainless Steel Fillet Welded Connections”, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 152, pp. 246-260, 2019.
11. Abdolvand, R., Atapour, M., Shamanian, M., and Allafchian, A., “The Effect of Bonding Time on the Microstructure and Mechanical Properties of Transient Liquid Phase Bonding Between SAF 2507 and AISI 304”, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 25, pp. 172-180, 2017.
12. Baharzadeh, E., Shamanian, M., Rafiei, M., and Mostaan, H., “Properties of IN X-750/BNi-2/SAF 2205 Joints Formed by Transient Liquid Phase Bonding”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 274, p. 116297, 2019.
13. Jafari, M., Rafiei, M., and Mostaan, H., “Effect of Solidification Mode on Microstructure and Mechanical Properties of AISI420 Steel to SAF2507 Steel Dissimilar Joint Produced by Transient Liquid Phase”, Metals and Materials International, DOI: 10.1007/s12540-019-00406-z.
14. ASME Part A, Ferrous Material Specification, Section II, The American Society of Mechanical Engineers, 2004.
15. Norouzi, E., Atapour, M., Shamanian, M., and Allafchian, A., “Effect of Bonding Temperature on the Microstructure and Mechanical of Ti-6Al-4V to AISI 304 Transient Liquid Phase Bonded Joint”, Journal of Materials and Design, Vol. 99, pp 543-551, 2016.
16. Li, X., Wu, P., Yang, R., and Yan, D., “Boron Diffusion in Bcc-Fe Studied by First Principles Calculations”, Chinese Physics B, Vol. 25, pp. 036601-1-036601-7, 2016.
17. Zhang, X., Li, X., Wu, P., and Chen, S., “First Principles Calculation of Boron Diffusion in fcc-Fe”, Current Applied Physics, Vol. 18, pp. 1108-1112, 2018.
18. Handbook A. Vol. 3: Alloy Phase Diagrams. OH, USA: ASM International, Mate-Rials Park, 1992.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 39، شماره 2
شهریور 1399
صفحه 65-80

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

تحت نظارت وف ایرانی