جوشکاری مقاومتی نقطه ای فولاد زنگ نزن آستنیتی 304l فوق ریزدانه/ نانوساختار تولید شده به روش ترمومکانیکی مارتنزیت و ارزیابی خواص منطقه اتصال

در این پژوهش به منظور رفع خواص ضعیف مکانیکی فولاد زنگ نزن آستنیتی aisi 304l و بهره مندی از ویژگی های مناسب آن در صنایع، ابتدا فولاد فوق ریزدانه/ نانوساختار به روش ترمومکانیکی مارتنزیت تولید و سپس به روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای جوشکاری شد. نمونه های فولاد در ابعاد 10*40*80 میلیمتر آماده سازی شده و به روش نورد سرد شدید تا 90% کاهش در ضخامت نورد انجام گرفت. سپس نمونه ها در دماهای 700 و 900 درجه سانتیگراد به مدت زمان 5 الی 360 دقیقه جهت ایجاد ساختار فوق ریزدانه و ریزدانه آستنیتی آنیل شد. نمونه های تولید شده، با اندازه دانه مختلف به روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای با پارامترهای مختلف، شدت جریان 6 الی 35 کیلو آمپر، نیروی الکترود 4 کیلو نیوتن، و مدت زمان جوشکاری 6 الی 18 سیکل (0/3 – 0/1 ثانیه) جوشکاری شد. جهت تعیین فازهای تولید شده در طی فرایند نورد و آنیل فولاد از آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و فریتوسکوپی استفاده شد. بررسی ریزساختارها به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) صورت پذیرفت. جهت بررسی ریزساختار حاصل از جوش از آنالیز پرتو الکترونی برگشتی (ebsd) استفاده شد. در الگوی پراش پرتو ایکس نمونه های نورد و آنیل شده به ترتیب استحاله آستنیت به مارتنزیت و برعکس دیده شد. بررسی ریزساختار حاصل ازآنیل نشان داد که آنیل در دمای 700 درجه سانتیگراد و زمان 120 دقیقه منجر به تولید فولاد فوق ریزدانه / نانوساختار با اندازه دانه 400 نانومتر و آنیل در دمای 900 درجه سانتیگراد و زمان های 5 و 180 دقیقه منجر به تولید فولاد با اندازه دانه ی به ترتیب 3 و 12 میکرومتر شد. استحکام کششی نمونه فولاد فوق ریزدانه 1060 مگا پاسکال با ازدیاد طول 48% و سختی 330 ویکرز بدست آمد. بررسی های حاصل از ریزساختار ناحیه جوش توسط ebsd، نشان از وجود ساختار ریختگی دکمه ی جوش همراه با شکل گیری فاز زمینه آستنیت در ساختار و حدود 3% فاز فریت دلتا داد. شکست ناشی از آزمون برش کشش به دو صورت شکست در فصل مشترک و بیرون آمدن دکمه ی جوش اتفاق افتاد. شکست ناشی از بیرون آمدن دکمه ی جوش به عنوان ایده آل ترین نوع شکست در آزمون برش کشش انتخاب شد. بیشترین نیروی برش کشش دکمه ی جوش در فولاد فوق ریزدانه در شرایط جوشکاری با پارامترهای، شدت جریان 30 الی 35 کیلو آمپر، زمان جوشکاری 18 سیکل (0/3 ثانیه) و نیروی الکترود 4 کیلو نیوتن (80mpa) به میزان 12000 نیوتن و سختی فلز جوش حدود 250 ویکرز بدست آمد. نتایج حاصل از جوشکاری نمونه ها در اندازه دانه های متفاوت نشان از کاهش نیروی شکست با افزایش اندازه دانه داد. سختی دکمه ی جوش در نمونه فوق ریزدانه در مقایسه با نمونه های با اندازه دانه 3 ، 12 میکرومتر و نمونه فولاد اولیه بالاتر بود. سطوح شکست نمونه های جوشکاری شده در هر دو حالت شکست نشان داد که شکست دکمه ی جوش به صورت نرم همراه با تشکیل دیمپل بوده است. جهت کشیده شدن دیمپل ها در راستای اعمال نیرو نشان داد که شکست ناشی از دکمه ی جوش ماهیتی برشی کششی دارد.