مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ساخت پودر جوش آلیاژی به روش چسباندن و بررسی خواص فلز جوش آن

نویسندگان
مهدی محمدمیرزایی 1
امیرحسین کوکبی 2
1 مهندسی جوشکاری، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
2 جوشکاری، مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
چکیده
در جوشکاری زیرپودری، برای افزودن عناصر آلیاژی، پودر جوش باید به روش چسباندن تهیه شود. در این روش ترکیبات معدنی و عناصر آلیاژی آسیاب شده و با نسبت‌های معین با چسب مخلوط می‌شود. پس از خشک شدن در هوا به‌صورت کلوخه‌ای، در دمای حدود 350 درجه‌ی سانتی‌گراد پخت صورت می‌گیرد و با استفاده از سرند به دانه‌بندی 0.3 تا 1 میلی‌متر می‌رسد. مقادیر مختلف کروم، مولیبدن و کروم-مولیبدن به پودر جوش اضافه شد. در این حالت عناصر آلیاژی از طریق واکنش‌های بین فلز جوش-سرباره وارد فلز جوش شد. برای بررسی خواص مکانیکی آزمون‌های کشش طولی، سختی سنجی و انرژی ضربه شارپی از فلز جوش گرفته شد. ریزساختار به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی بررسی شد. افزودن 0.4 درصد وزنی مولیبدن به فلز جوش باعث افزایش فریت سوزنی تا 87 درصد شد. استحکام 20 درصد افزایش و انرژی ضربه 25 درصد کاهش یافت. تاثیر کروم بر افزایش فریت سوزنی در فلز جوش کمتر از مولیبدن بود. با افزودن 0.4 درصد وزنی کروم به فلز جوش 57 درصد فریت سوزنی تشکیل شد، استحکام تقریبا ثابت ماند ولی انرژی ضربه 35 درصد کاهش یافت. در ادامه با افزایش بیشتر کروم به دلیل افزایش فریت با فاز ثانویه انرژی ضربه به شدت (60 درصد) کاهش یافت. بیش-ترین مقدار فریت سوزنی (95 درصد) با افزودن 0.28 درصد وزنی کروم و 0.35 درصد وزنی مولیبدن به فلز جوش به دست آمد. در این حالت استحکام فلز جوش 20 درصد (100 مگاپاسکال) افزایش و انرژی ضربه 15 درصد (20 ژول) کاهش یافت.
کلیدواژه‌ها
جوشکاری زیرپودری
چسباندن پودر جوش
فریت سوزنی
عناصر آلیاژی
آخال

عنوان مقاله English

Production of alloying Bonded Flux and study of Weld Metal properties

نویسندگان English

mahdi mohammadmirzaei 1
Amirhossein Kokabi 2
1 welding engineering, department of materials science and engineering, Sharif university of technology, Tehran, Iran
2 welding, Department of Materials Science and Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In submerged-arc welding, flux is produced through bonding so that alloying element can be added to Weld Metal. In this method, mineral ingredients and alloying elements are milled and mixed with glue in appropriate proportions. Once the drying of the pellets is complete in air, they are baked at 350 degree centigrade and broken up by using a sieve to attain the desired particle size (0.3-1 mm). The various content of Cr, Mo and Cr-Mo was added to bonded flux. Addition of alloying elements was done through flux and slag-weld metal reactions. Mechanical properties were studied by means of Longitudinal Tensile, Hardness and Charpy V-notch tests. Microstructure was studied by means of Optical and Scanning Electron Microscope. The addition of 0.4 wt. % Mo increased the volume fraction of Acicular Ferrite (AF) to 87%. The Ultimate Tensile Strength (UTS) increased by 20% and Impact Toughness (IT) decreased by 25%. Cr affected AF content less than Mo. The addition of 0.4 wt. % Cr increased the volume fraction of AF to 57%. The UTS almost did not change and IT decreased by 35%. Further increase in Cr content led to increase of Ferrite with Second Alloyed phase that strongly impaired IT (60%). The highest proportion of AF (95%) obtained in 0.28 wt. %Cr and 0.35 wt. % Mo. In this specimen UTS increased by 20% (100 Mpa) and Impact Toughness was decreased by 15% (20 j).

کلیدواژه‌ها English

Submerged Arc Welding
Bonded Flux
Acicular Ferrite
Alloying elements
Inclusion
[1] A. Kokabi, M. Mahmoodghaznavi, Welding Technology, pp. 108-160, Tehran: Publishing institute of Sharif university, 2005. (in Persian فارسی(
[2] P. T. Houldcroft, ed, Submerged-arc Welding, pp. 9-18, Cambridge: Woodhead publishing, 1989.
[3] W. De Long, H. Heverly, E. Szumachowski, Bonded Arc Welding Flux and Liquid Binding Agent Therefor, U. S. Patent No. 3,769,099, 1973.
[4] M. Tokuhisa, Y. Hirai, Basic Bonded Fluxes for Submerged Arc Welding Having an Excellent Removability of Slag at a Narrow Groove, U. S. Patent No. 4,436, 562, 1984.
[5] G. Thewlis, Classification and quantification of microstructures in steels, Materials Science and Technology, Vol. 20, No. 2, pp. 143-160, 2004.
[6] M. Fattahi, N. Nabhani, M. Hosseini, N. Arabian, et al, Effect of Ticontaining inclusions on the nucleation of acicular ferrite and mechanical properties of multipass weld metals, Micron, Vol. 45, No. 1, pp. 107-114, 2013.
[7] B. HKDH, Mechanism of the transition from bainite to acicular ferrite, Materials Transactions, JIM, Vol. 32, No. 8, pp. 679-688, 1991.
[8] S. S. Babu, The mechanism of acicular ferrite in weld deposits, Current Opinion in Solid state and Materials Science, Vol. 8, No. 3, pp. 267-278, 2004.
[9] H. Mabuchi, R. Uemori, M. Fujioka, The role of Mn depletion in intragranular ferrite transformation in the heat affected zone of welded joints with large heat input in structural steels, ISIJ International, Vol. 36, No. 11, pp. 1406-1412, 1996.
[10] T. K. Lee, K. HJ, Effect of inclusion size on the nucleation of acicular ferrite in welds, ISIJ International, Vol. 40, No. 12, pp. 1260-1268, 2000.
[11] R. J. Davis, ed, Alloying: Understanding the Basics, pp. 123-132, Ohio: ASM international, 2001.
[12] M. Khazaee, A. Kokabi, effect of alloying addition on mechanical properties and microstructure of weld metal of St12 steel welded with self-shielded flux-cored arc welding, The 13th Scientific Student Conference On Metallurgical and Materials Engineering, Amirkabir university of technology, Tehran, Iran, 2016. (in Persian فارسی(
[13] S. D. Bhole, J. B. Nemade, L. Collins, C. Lui, Effect of nickel and molybdenum additions on weld metal toughness in a submerged arc welded HSLA line-pipe steel, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 173, No. 1, pp. 92-100, 2006.
[14] K. Junhua, et al, Influence of Mo content on microstructure and mechanical properties of high strength pipeline steel, Materials & Design, Vol. 25, No. 8, pp. 723-728, 2004.
[15] J. C. F. Jorge, L. F. G. Souza, J. M. A. Rebello, The effect of chromium on the microstructure/toughness relationship of C–Mn weld metal deposits, Materials Characterization, Vol. 47, No. 3, pp. 195-205, 2001.
[16] W. W. Bose-Filho, A. L. M. Carvalho, M. Strangwood, Effects of alloying elements on the microstructure and inclusion formation in HSLA multipass welds, Materials Characterization, Vol. 58, No. 1, pp. 29-39, 2007.
[17] X. W. Chen, et al, Effects of Mo, Cr and Nb on microstructure and mechanical properties of heat affected zone for Nb-bearing X80 pipeline steels, Materials & Design, Vol. 53, pp. 888-901, 2014.
[18] I. Datta, M. Parekh, Filler metal flux basicity determination using the optical basicity index, Welding Journal, Vol. 68, No. 2, pp. 68-74, 1989.
[19] P. Krauklis, F. J. Barbaro, K. E. Easterling, Pro International Conference Martensitic Transformations, Monterey Institute for Advanced Studies, Monterey, pp. 439, 1992.
[20] B. Singh, Z. A. Khan, A. N. Siddiquee, Review on effect of flux composition on its behavior and bead geometry in submerged arc welding (SAW), Journal of Mechanical Engineering Research, Vol. 5, No. 7, pp. 123-127, 2013.
[21] L. F. G de Souza, et al, Microstructural analysis of a single pass 2.25% Cr– 1.0% Mo steel weld metal with different manganese contents, Materials Characterization, Vol. 55, No. 1, pp. 19-27, 2005.
[22] D. L. Olson, et al, Nature and Behavior of fluxes used for Welding, ASM International, ASM Handbook, Vol. 6, pp. 55-63, 1993.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 1
فروردین 1397
صفحه 397-405