بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد دوفازي فريتي/مارتنزيتي DP700 جوشكاري شده به روش اصطكاكي همزدني

Evolution of the Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Ferrite-Martensite DP700 Dual Phase Steel

در تحقيق حاضر، به بررسي اثر متغير سرعت پيشروي بر ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال فولاد دوفازي DP700 جوشكاري شده به روش اصطكاكي همزدني پرداخته شده است. جوشكاري در سرعت دوراني rpm 800 و سرعت­هاي پيشروي 50 و mm/min 100 انجام شد. بررسي­هاي ريزساختاري توسط ميكروسكوپ­هاي نوري و الكتروني روبشي و ارزيابي خواص مكانيكي توسط آزمون­هاي سختي­سنجي و كشش صورت گرفت. نتايج ريزساختاري نشان داد منطقه همزده شامل فازهاي بينيت، فريت سوزني و فريت پلي­گونال است. همچنين مشخص شد كه منطقه متأثر از حرارت، با توجه به پيك دمايي در قسمت­هاي مختلف، به سه ناحيه دروني (پيك دمايي بالاتر از دماي بحراني Ac3)، ناحيه مياني (پيك دمايي بين دماهاي بحراني Ac1 و Ac3) و ناحيه بيروني (پيك دمايي كمتر از دماي بحراني Ac1) قابل تفكيك است. همچنين مشخص شد كه در ناحيه متأثر از حرارت بيروني فاز مارتنزيت تمپر شده و شدت تمپر در اين منطقه با افزايش سرعت پيشروي ابزار، به دليل كاهش نرخ حرارت ورودي، كم مي­شود. بررسي­هاي سختي­سنجي نشان داد كه افت سختي در منطقۀ نرم شده با افزايش سرعت پيشروي از 28 به 20 ويكرز كاهش پيدا مي­كند. بيشترين سختي اتصال مربوط به منطقۀ همزده بود كه افزايش سرعت پيشروي مقدار متوسط آن از 345 به 375 ويكرز افزايش يافت. نتايج آزمون كشش نشان داد كه استحكام نهايي اتصالات ايجاد شده كمتر از فلز پايه (MPa723) مي­باشد و با افزايش سرعت پيشروي از 662 به MPa671 افزايش مي­يابد. همچنين مشاهده شد كه افزايش سرعت پيشروي از 50 به mm/min100 باعث بهبود 2/6% ازدياد طول مي­شود.

In present research, the effect of tool transverse speed on the microstructure and mechanical properties of friction stir welded DP700 dual-phase steel has been studied. Welding process conducted at a rotational speed of 800 rpm and tool transverse speeds of 50 and 100 mm/min. Optical and scanning electron microscopy were used for microstructural examinations, and mechanical properties were evaluated using microhardness measurements and tensile test. Microstructural investigation revealed that the stir zone consists of bainite, acicular ferrite and polygonal ferrite. It was also revealed that the heat-affected zone (HAZ), based on the peak temperature (Tp), can be subdivided into three different regions: 1) inner HAZ, where Tp is higher than Ac3, 2) Middle HAZ, where Tp lies between Ac1 and Ac3, 3) Outer HAZ in which Tp is lower than Ac1. It was also found that the martensite phase tempers in OHAZ and the degree of tempering decreases with the increment of tool transverse speed. This results confirmed by microhardness measurements where the hardness reduction of the softened zone decreased from 28 to 20HV with an increment of tool transverse speed. The highest hardness of the joints corresponded to the stir zone, and its value increased from 345 to 375HV with rising tool transverse speed. Tensile test results showed that the ultimate strength of the joints was lower than the base metal (723MPa) and it increases from 662 to 671MPa with rising tool transverse speed. It was also revealed that increasing transverse speed improves the total elongation by 2.6%.