بررسی تأثیر هندسه‌ی طرح اتصال بر جنبه‌های ریزساختاری و سازوکار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری فولاد هادفیلد

نویسندگان

باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی دزفول

چکیده

در این پژوهش، به بررسی تأثیر هندسه‌ی طرح اتصال بر جنبه‌های ریزساختاری و سازوکار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری فولاد هادفیلد پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا چهار عدد ورق آستنیته شده به ضخامت mm2 از فولاد هادفیلد تهیه شد. سپس، طرح اتصال با دو پخ V و X شکل تهیه گردید و برای جوشکاری آنها از فرآیند SMAW استفاده شد. در مرحله بعد، از روش‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی رفتار خوردگی فلز جوش در اتصالات جوشکاری شده در محلول NaCl 5/3%استفاده شد. هم‌چنین برای بررسی ریزساختار فلز جوش در اتصالات جوشکاری شده از میکروسکوپ نوری، برای آنالیز فازهای تشکیل شده در ریزساختار از پراش پرتو ایکس و برای تعیین سازوکار خوردگی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد که با به‌کارگیری طرح اتصال حاوی پخ V شکل نسبت به طرح اتصال حاوی پخ X شکل در اتصالات جوش فولاد هادفیلد، ریزساختار فلز جوش دانه‌ریزتر شده و رسوب‌های کاربیدی زیاد شده است. هم‌چنین بررسی‌ها نشان داد که پخ V شکل نسبت به پخ X شکل منجر به کاهش مقاومت خوردگی و تبدیل سازوکار خوردگی فلز جوش از خوردگی یکنواخت به خوردگی موضعی میکروگالوانیکی در اتصالات جوش فولاد هادفیلد گردیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Joints Design Geometry Effects on the Microstructural Aspects and Corrosion Mechanism of Weld Metal in the Hadfield Steel Welding Joints

نویسندگان [English]

  • masoud sabzi
  • Roghayeh Kalantaripour
Young and Elite Researchers Club, Islamic Azad University of Dezful
چکیده [English]

In this study, the effect of joints design geometry on the microstructural aspects and corrosion mechanism of weld metal in the Hadfield steel welding joints was investigated. For this purpose, initially 4 austenitized sheets of Hadfield steel with 2mm thickness prepared. Then joints design with two chamfered V and X forms were prepared and SMAW process was used for welding. In the next step, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods were used to evaluate corrosion behavior of welded joints weld metal in the 3.5% NaCl solution. Also optical microscopy method was used to evaluate the microstructure of weld metal, Corrosion morphology of weld metal were investigated by scanning electron microscopy and X-ray diffraction was used for the analysis of phases formed in the microstructure if weld metal. The results indicated that with using joints design containing chamfered V-shape in comparison with joints design containing chamfered X-shape in the Hadfield steel welded joints, resulted microstructures consisted from smaller grains and more carbide precipitates. The results indicated that V-shaped chamfers in comparison with X-shaped chamfer led to reduction in corrosion resistance and changed weld metal corrosion mechanism from uniform corrosion to localized micro-galvanic corrosion in the Hadfield steel weld joints.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hadfield steel
  • corrosion mechanism
  • microstructural aspects
  • joints design geometry
  • welding joints
1. Barannikova, S.A., Li, Y., Malinovsky, A., Pestsov, D., Study of Localized Plastic Deformation of Hadfield Steel Single Crystals Using Speckle Photography Technique, Key Engineering Materials, 683(2016) 84-89.
2. Limooei, M. B. and Hosseini, S., Optimization of Heat Treatment in Manganese Steel by Taguchi Method, Applied Mechanics and Materials, 598 (2014) 43-46.
3. Lindroos, M. and et al., The deformation, strain hardening, and wear behavior of chromium-alloyed Hadfield steel in abrasive and impact conditions, Tribology Letters, 57 (2015) 1-11.  
4. Magdaluyo, E.R. and et al., Gouging Abrasion Resistance of Austenitic Manganese Steel with Varying Titanium, Proc. of the World Congress on Engineering 2015, London, English. 
5. Limooei, M.B. and Hosseini, S., Optimization of properties and structure with addition of titanium in hadfield steels, Proc. Conf. of Metal, 2012, Brono, Czech Republic.
6. Srivastava, A.K. and et al., Corrosion Behaviour of TiC-Reinforced Hadfield Manganese Austenitic Steel Matrix In-Situ Composites, O. J. Metal, 5 (2015) 11-17.  
7. Najafabadi, V.N., Amini, K., Alamdarlo, M.B., Investigating the effect of titanium addition on the wear resistance of Hadfield steel, Metallurgical Research & Technology, 111 (2014) 375 - 382. 
8. Ervina Efzan, M.N., Vigram Kovalan, K.,Suriati, G., A review of welding parameter on corrosion behavior of Aluminum, International Engineering and Science journal, 1 (2012) 17-22.
9. Afolabi, A.S., Effect of Electric Arc Welding Parameters on Corrosion Behaviour of Austenitic Stainless Steel in Chloride Medium, AU Journal of Technology, 11 (2008) 171-180.
10. Kumar, S., Shahi, A.S., Effect of heat input on the microstructure and mechanical properties of gas tungsten arc welded AISI 304 stainless steel joints, Materials & Design, 32 (2011) 3617–3623. 
11. Dong, H., Hao, X., Deng, D., Effect of Welding Heat Input on Microstructure and Mechanical Properties of HSLA Steel Joint, Metallography, Microstructure, and Analysis, 3 (2014) 138–146.
12.  سبزي، م.، معيني‌فر، ص. و نØ‌في‌بيرگاني، ا.، بررسي تأثير حرارت ورودي بر رفتار خوردگي اتصالات Ø‌وش فولاد هادفيلد در فرآيندSMAW ، مØ‌له علوم و فناوري Ø‌وشکاري ايران، 1 (1394) 23 – 13.
13.  سبزي، م. و کلانتري‌پور، ر.، بررسي تأثير حرارت ورودي بر ريزساختار و خواص مکانيکي اتصالات Ø‌وش فولاد هادفيلد در فرآيندSMAW ، مØ‌له علوم و فناوري Ø‌وشکاري ايران، 2 (1395) 88 – 78.
14.  ترحم‌نژاد، م.ع.، دهملائي، ر. و معيني‌فر، ص.، بررسي تأثير حرارت ورودي فرآيند GTAW بر خوردگي اتصالات Ø‌وش فولاد زنگ نزن دوفازي 2205، مØ‌له مواد نوين، 5 (1393) 110- 95. 
15. Mendez, J. and et al., Weldability of austenitic manganese steel, Journal of Materials Processing Technology, 153-154 (2004) 596-602.
16. Curiel-Reyna, E. and et al., Influence of cooling rate on the structure of heat affected zone after welding a high manganese steel, Materials and Manufacturing Processes, 20 (2005) 813-822. 
17. Annual book of ASTM standards, ASTM 128 A / 128 M, Standard specification for steel castings, austenitic manganese, ASTM International, 1 (2012) 1-4.
18. Annual book of AWS standards, Standard Welding Procedure Specification, Shielded Metal Arc Welding of Carbon Steel, AWS International, 1 (2005).
19. Annual book of AWS Standards, Welding Science and Technology, 9th Edition, 1 (2015).   
20. Lee, Y.K., Choi, C.S., Driving Force for γ→ε Martensitic Transformation and Stacking Fault Energy of γ in Fe-Mn Binary System, Metallurgical and Material Transaction A, 31A (2000) 355-360.
21. Hong, J.H., Lee, S.H.,  Kim, J.G., Yoon, J.B., Corrosion behaviour of copper containing low alloy steels in sulphuric acid, Corrosion Science, 54 (2012) 174-182. 
22. Hou, R.Q., et al., Localized Corrosion of Binary Mg-Ca Alloy in 0.9 wt% Sodium Chloride Solution, Acta Metallurgica Sinica(English Letters),  29 (2016) 46-57. 
23. Lim, M. L. C., Kelly, R.G. and Scully, J.R., Overview of Intergranular Corrosion Mechanisms, Phenomenological Observations, and Modeling of AA5083, Corrosion, 72 (2016) 198-220.