جوشکاری غیر مشابه سوپرآلیاژ اینکونل 617 به فولاد زنگ نزن آستنیتی 310 و ارزیابی خواص اتصال

در این پژوهش، جوشکاری غیر مشابه سوپرآلیاژ پایه نیکل اینکونل 617 به فولاد زنگ نزن آستنیتی310 به روش قوسی تنگستن- گاز مورد بررسی قرار گرفت. از سه فلز پرکننده اینکونل82 (ernicr3)، اینکونل617 (ernicrcomo1) و فولاد زنگ نزن 310 (er310) برای این منظور استفاده شد. با هدف تطابق شرایط آزمایشگاهی با شرایط واقعی جوشکاری در صنعت، اتصالات در حین جوشکاری با قیدگذاری بالا همراه شدند. پس از جوشکاری ریزساختار مناطق مختلف هر اتصال شامل فلزات جوش، مناطق متأثر از حرارت، فصل مشترک ها و مناطق مخلوط نشده با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به سیستم آنالیز شیمیایی (eds) مورد ارزیابی قرار گرفت. جوش پذیری اتصالات نیز توسط آزمون جوش پذیری بررسی شد. همچنین خواص مکانیکی شامل استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه و سختی و نیز شکست نگاری نمونه ها بررسی شد. از آنجا که اتصال فوق عموماً در دمای بالا کاربرد دارد، با هدف بررسی تأثیر شرایط دمایی در حین سرویس دهی، مشخصه یابی مکانیکی و ریزساختاری پس از عملیات پیرسازی اتصال در دمای 1000 درجه سانتیگراد به مدت 120 ساعت صورت پذیرفت. بررسی ها نشان دهنده وجود ساختار دندریتی در فلزات جوش پایه نیکلی بوده و هیچ گونه ترک انجمادی در ساختار آن ها مشاهده نشد. ریزساختار فلز جوش فولاد 310 بصورت سلولی-دندریتی بوده و به دلیل وجود فازهای با نقطه ذوب پایین و تنش های حرارتی، ترک های انجمادی در منطقه جوش و منطقه مخلوط نشده بین فلز پایه 310-فلز پرکننده 310 ، به موازات خط ذوب و نیز ترک هایی عمود بر آن در منطقه haz به وجود آمد. فلز جوش اینکونل 82 شامل رسوبات کاربید نیوبیوم و فاز یوتکتیک لاوه بوده و جدایش نیوبیوم به مناطق بین دندریتی و مهاجرت مرزهای دانه در آن اتفاق افتاد. فلز جوش اینکونل 617 دارای ساختار ظریف بوده و جدایش مولیبدن به مناطق بین دندریتی در آن رخ داد. عملیات پیرسازی موجب افزایش رسوبات در فلز جوش اینکونل 617 و فولاد 310 شد که عمدتاً بصورت کاربیدهای کروم و مولیبدن بود. در آزمون کشش تمامی نمونه ها قبل و بعد از پیرسازی، از محل فلز پایه فولاد 310 و به صورت نرم دچار شکست شدند. نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده اینکونل 617 بیشترین انعطاف پذیری و استحکام را در حالت قبل از پیرسازی از خود نشان داد. بیشترین و کمترین مقادیر سختی به ترتیب مربوط به فلز جوش اینکونل 617 و فولاد 310 بود. عملیات پیرسازی موجب افزایش سختی در فلزات جوش و فلز پایه 617 شد در حالی که سختی فلز پایه 310 کاهش نشان داد. بیشترین مقدار انرژی شکست با (j)205 مربوط به فلز جوش اینکونل 617 بود و در نتیجه عملیات پیرسازی، انرژی شکست تمامی نمونه ها کاهش یافت. نتایج آزمون جوش پذیری نیز نشان داد که فلزات جوش فولاد زنگ نزن 310 و اینکونل 617 در کرنش 1% کمترین حساسیت به ترک داغ را دارند. در کرنش های بالاتر، حساسیت فلز جوش 310 به ترک داغ به میزان قابل توجهی افزایش یافت. در این آزمون فلز جوش 617 کمترین حساسیت به ترک داغ را در کرنش های بالاتر از 1% از خود نشان داد. پس از بررسی تمامی نتایج بدست آمده اینکونل 617 مناسب ترین انتخاب برای اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن 310 به سوپرآلیاژ اینکونل 617 تشخیص داده شد.