اثر متغيرهاي جوشكاري اصطكاكي اختلاطي بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد دوفازي فريتي-مارتنزيتي

دكتري

فولادهاي دوفازي فريتي/مارتنزيتي دسته¬اي از فولادهاي پيشرفته استحكام بالا هستند كه به دليل شكل¬پذيري خوب و نسبت استحكام به وزن بالا در بسياري از صنايع از جمله خودروسازي مورد استفاده قرار مي¬گيرند. جوشكاري اصطكاكي اختلاطي (FSW) يك فرايند اتصال حالت‌جامد است كه نسبت به جوشكاري¬هاي ذوبي مزايايي همچون عدم حضور فاز مذاب و مشكلات مربوط به آلودگي آن و حرارت ورودي كم را دارا است. مزاياي جوشكاري اصطكاكي اختلاطي اين فرايند را براي اتصال فولادهاي دوفازي قابل كاربرد ساخته است. در تحقيق حاضر اتصال فولاد دوفازي DP700 به روش FSW انجام شد. جوشكاري با استفاده از ابزار كاربيد تنگستن و در شرايطي كه سرعت دوراني، سرعت پيشروي، قطر شانه ابزار و جنس صفحه پشت¬بند به عنوان متغير در نظر گرفته شدند، انجام شد. پس از انجام جوشكاري، ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال¬ با استفاده از ميكروسكوپ نوري، FEG-SEM، TEM، STEM، EBSD، آزمون كشش عرضي و ريزسختي سنجي مورد بررسي قرار گرفت. بررسي‌ها نشان داد در حالتي كه جنس صفحه پشت¬بند از فولاد ساده كربني باشد، كاهش نرخ حرارت ورودي مي‌تواند به عنوان راهكاري موثر جهت كاهش ميزان نرم‌شدگي منطقه متاثر از حرارت و لذا بهبود خواص مكانيكي اتصال حاصل در نظر گرفته شود. كاهش نرخ حرارت ورودي از طريق كاهش سرعت دوراني، افزايش سرعت پيشروي و يا كاهش قطر شانه ابزار، مادامي كه منجر به ايجاد عيب در جوش و يا تخريب ابزار نشود، صورت مي¬گيرد. در حالتي كه صفحه پشت¬بند فولادي مورد استفاده قرار گيرد در بهترين حالت استحكام كششي MPa 698 و ازدياد طول 2/16% به دست مي¬آيد كه معادل با راندمان 5/96 % است. در اين حالت دما در قسمت¬هاي پاييني و مياني منطقه همزده در محدوده بين بحراني Ac_1-Ac_3 قرار مي¬گيرد در حالي¬كه دماي قسمت بالاي منطقه همزده بالاتر از دماي Ac_3 است. در هيچ كدام از حالت¬هاي جوشكاري با استفاده از صفحه پشت¬بند فولادي منطقه متاثر از حرارت و كار مكانيكي (TMAZ) مشاهده نشد. علت اين موضوع دگرگوني¬هاي فازي است كه در حين سرد شدن رخ مي¬دهند و نشانه¬هاي ريزساختاري مربوط به اين منطقه را از بين مي¬برند. نتايج مربوط به استفاده از صفحه پشت¬بند با هدايت حرارتي بالا نشان داد كه جايگزيني فولاد توسط مس به عنوان صفحه پشت¬بند باعث كاهش دماي منطقه همزده به مقادير كمتر از Ac_1 و همچنين ايجاد منطقه TMAZ در ساختار جوش مي¬شود. ايجاد ناحيه TMAZ به همراه افزايش سرعت سرد شدن جوش مي¬توانند كاهش سختي ناشي از بازپخت مارتنزيت را جبران كند. در واقع ريزدانه شدن منطقه بازپخت شده، اندازه دانه nm500، باعث افزايش سختي اين ناحيه به مقادير كمي بالاتر از فلزپايه شده كه موجب بهبود خواص مكانيكي مي¬شود. با استفاده از صفحه پشت¬بند مسي استحكام كششي MPa711 و ازدياد طول 19% براي جوش حاصل بدست آمد كه معادل با راندمان اتصال 3/98% است.

194200

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر مسعود گودرزي - دكتر اميرحسين كوكبي