Gaz metal ark kaynaklı AISI 430 ferritik paslanmaz çelik levhaların içyapı ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Ferritik paslanmaz çelikler başlıca alaşım elementi olarak Cr içerirler ve yüksek sıcaklıklarda bile iyi korozyon dayanımı gösterirler. Bu çelikler sıcak su tankları, gıda işleme sanayi, makine ve imalat sanayi, dişçilik ve tıbbi cihazlar, mutfak gereçleri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu tür paslanmaz çeliklerin ergitme kaynağında karşılaşılan en karakteristik sorun ısıdan etkilenmiş bölgede kaba taneli yapı oluşumudur. Ayrıca, kaynak işleminde ısı girdisinin aşırı yüksek olması durumunda ısıdan etkilenmiş bölgede tane sınırlarında karbür çökelmesi problemi ile de karşılaşılmaktadır. Dolayısıyla, bu çeliklerin başarılı bir şekilde klasik ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirilebilmesi için kaynak işleminde kullanılan ısı girdisinin düşük tutulması gerekmektedir. Bu çalışmada AISI 430 paslanmaz çelik levhaların gaz metal ark kaynağında ısı girdisinin kaynak bölgesindeki içyapı oluşumuna ve kaynaklı bağlantının mekanik özelliklerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çerçevede, 5 mm kalınlığındaki AISI 430 ferritik paslanmaz çelik levhalar farklı ısı girdisi kullanılarak birleştirilmiştir. Kaynaklı levhaların içyapıları ve mekanik özellikleri detaylı optik mikroskop çalışmaları, mikrosertlik ölçümleri ve çekme deneyleri ile incelenmiştir. Kaynaklı levhaların kaynak bölgesinde sertliğin arttığı ve çekme mukavemetinin baz levha düzeyinde olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, artan ısı girdisi ısıdan etkilenmiş bölgenin tokluğunu olumsuz etkilediği de belirlenmiştir.

Ferritic stainless steels contain Cr as the main alloying element and display very good corrosion resistance even at high temperatures. These stainless steels are widely used in manufacturing of products such as hot water tanks, food processing industry, machinery and manufacturing industry, dental and medical devices, and kitchenware. The most characteristic difficulty encountered in fusion joining of this type of stainless steels is the grain coarsening in the heat affected zone. Furthermore, carbide precipitation at grain boundaries in the heat affected zone may also be observed if the heat input used in the welding process is extremely high. Thus, it is required that the heat input should be kept low in order to successfully join these steels by conventional fusion welding methods. The determination of the effect of heat input on microstructural evolution in the weld region and the mechanical properties of the welded joints in gas metal arc welding of AISI 430 ferritic stainless steel plates was aimed in this study. To that end, AISI 430 ferritic stainless steel plates with a thickness of 5 mm were joined using different heat input values. The microstructures in the weld region and mechanical properties of the welded plates were investigated by detailed optical microscopy investigations, micro-hardness measurements and tensile tests. It was determined that the hardness increased in the weld region of the welded plates and the joints displayed similar tensile strength levels similar to that of the base plate. Moreover, it was observed that increasing heat input negatively affected the toughness of the heat-affected zone.