بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد st37- فولاد ck60 به وسیله جوشکاری انفجاری

در این پژوهش به بررسی متالورژیکی اتصال حاصل از جوشکاری انفجاری فولاد ck60- فولاد st37 پرداخته شده است. نسبت بار انفجاری و فاصله توقف صفحه پرنده قبل از انفجار به ترتیب 4/1= r و t2=d (t ضخامت صفحه پرنده) انتخاب گردیده است. در حالت جوش داده شده، با بررسی¬های ریزساختاری و همچنین آزمون¬های مکانیکی مانند برش، ضربه و تغییرات ریزسختی مورد مطالعه قرار گرفت. سپس به بررسی عملیات آزادسازی تنش در سه دمای مختلف پرداخته شد. به منظور مقایسه با حالت جوش¬ داده شده، آزمون¬های مکانیکی روی نمونه¬های عملیات حرارتی ¬شده انجام شد. در نهایت برای افزایش مقاومت به سایش اتصال دو فلزی تولید شده، عملیات سخت گردانی در شش حالت نرماله کردن، سرد کردن در روغن، سرد کردن در آب و سپس تمپر در دماهای 200، 400 و ºc600 انجام شد. سپس آزمون¬های سایش و برش روی نمونه¬های سخت شده انجام شد. مطالعات ریزساختاری که توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی صورت گرفت، نشان داد که نمونه ¬جوش ¬داده شده دارای فصل مشترک موجی به همراه بعضی مناطق ذوب موضعی است. با انجام عملیات آزادسازی تنش، مناطق ذوب موضعی حذف و مناطق ریزدانه ایجاد می-گردند، همچنین درشت ¬دانگی در دانه¬های نزدیک فصل مشترک بعد از انجام عملیات آزادسازی تنش در دماهای 650 و °c700 مشاهده شد. نتایج نشان داد که حتی با انجام عملیات سخت¬گردانی، باز هم هندسه موجی در فصل مشترک مشاهده می¬شود. همچنین در طرف ck60 تغییرات ریزساختاری شدیدی رخ می¬دهد، به گونه¬ای که با سرد کردن در آب ریزساختار از حالت فریتی- پرلیتی به مارتنزیت تغییر می¬کند، اما در طرف st37 باز هم ساختار فریتی- پرلیتی مشاهده شد. نتایج حاصل از ریزسختی¬سنجی نشان داد، در حالت جوش¬داده پیک سختی در نزدیکی فصل مشترک رخ می¬دهد که با دورشدن از آن کاهش می¬یابد. زمانی که آزادسازی تنش در دمای °c600 انجام شد مقادیر سختی کاهش یافت، اما پیک سختی به صورت کامل از بین نرفت. با انجام عملیات آزادسازی تنش در دماهای 650 و °c700 سختی در نزدیکی فصل مشترک به میزان بیش¬تری نسبت به مناطق دور از فصل مشترک کاهش یافت که منطبق با قسمت درشت دانگی در دو طرف فصل مشترک می¬باشد. نتایج حاصل از آزمون برش نشان داد، استحکام برشی بدست-آمده در حالات جوش¬داده شده و آزادسازی تنش از عدد تعریف شده توسط استاندارد بیش¬تر می¬باشند، در نتیجه می¬توان به صورت ایمن از اتصال دو فلزی ایجاد شده استفاده کرد. با بررسی استحکام برشی بعد از انجام عملیات سخت گردانی مشاهده شد که اختلاف زیادی بین مقادیر بدست آمده برای حالات مختلف است، به طوری که حالت سرد شده در آب حداقل استحکام برشی و تمپر در °c600 بیش¬ترین مقدار را دارد. نتایج حاصل از آزمون ضربه برای حالت جوش¬داده شده و عملیات آزادسازی تنش نشان داد، با انجام عملیات حرارتی انرژی جذب¬شده در هر سه دمای آزمون افزایش می¬یابد. همچنین به منظور بررسی استحکام پیوند، آزمون خمش به دو صورت که فولاد ck60 یک بار تحت کشش و بار دیگر تحت فشار قرار گیرد، انجام شد. زمانی که ck60 تحت فشار قرار گرفت، نمونه دوفلزی تولید شده به راحتی تا °180 خم شد، اما زمانی که تحت کشش قرار گرفت در زوایای کمتر از º45، اتصال تولید شده از سمت فولاد ck60 شروع به ترک و نهایتا موجب جداشدن و شکستن قطعه گردید. همچنین آزمون سایش انجام شده نشان داد، نمونه تمپر¬شده در °c200 بهترین مقاومت به سایش را داراست ولی نمونه سرد شده در آب، مقاومت به سایش کمتری نسبت به نمونه¬های تمپر¬شده در 200، °c400 و همچنین سرد شده در روغن دارد. در نهایت نشان داده شد، با توجه به در نظر گرفتن همزمان نتایج آزمون سایش و برش برای حالات مختلف سخت¬شده، نمونه تمپر¬شده در °c400 و سرد شده در روغن جزء بهترین حالات می¬باشند و با توجه به اینکه سرد کردن در روغن دارای اعوجاج کمتری نسبت به آب است، بنابراین می¬تواند حالت بهینه باشد.