ارزيابي خواص ساختاري و خواص مكانيكي اتصال غيرهم جنس سوپر آلياژ اينكونل 625 به فولاد استحكام بالاي كوينچ و تمپرشده

Characterization of micro structural and mechanical properties of Inconel 625/A 517 high strength quenched and tempered steel dissimilar welds

در اين پژوهش، جوشكاري غيرمشابه سوپر آلياژ پايه نيكل اينكونل 625 به فولاد استحكام بالاي كوينچ تمپرشده 517A با استفاده از ليزر پالسي مورد بررسي قرار گرفت. اين اتصال داراي كاربردهاي ويژه در صنايع زيردريايي مي باشد. پس از جوشكاري، ريز ساختار مناطق مختلف اتصال بهينه كه شامل فلز جوش و مناطق متاثر از حرارت مي‌باشد، با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. بررسي‌ها نشان‌دهنده وجود ساختار دندريتي ظريف در فلز جوش بوده كه رسوبات كاربيد نيوبيوم و فاز يوتكتيك لاوه در ريز ساختار آن به وفور يافت مي شوند. نتايج آناليز عنصري نشانگر جدايش موليبدن و نايوبيوم به مناطق بين دندريتي در فلز جوش مي‌باشد. رشد دانه در ناحيه منطقه متاثر از حرارت سوپر آلياژ پايه نيكل رخ نداده ولي رسوبات بسيار ريزي در اين نواحي تشكيل گرديدند. در فصل مشترك فولاد و فلز جوش، شاهد تشكيل يك ناحيه انتقالي با عرض تقريبي 65 ميكرومتر خواهيم بود كه شامل يك ناحيه مارتنزيتي (10-20 ميكرومتر) در امتداد مرز جوش و يك ناحيه آستنيتي همراه با مقادير بسيار كمي فريت در نزديكي فلز پايه خواهيم بود. استحكام كششي و ريز سختي سنجي مقطع اتصال نمونه بهينه مورد بررسي قرار گرفت. رفتار الكتروشيميايي فلز جوش در محلول %5/3 وزني سديم كلريد در دماي اتاق با استفاده از پلاريزاسيون پتانسيوديناميك مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مقاومت در برابر خوردگي فلز جوش كمتر از اينكونل و بيشتر از فولاد مي‌باشد. با انتخاب بهينه پارامترهاي جوشكاري، امكان دست‌يابي به جوشي سالم بانفوذ كامل ميسر گرديد.

Dissimilar welding between Inconel 625 nickel base super alloy and high strength quenched and tempered A 517 Gr.B steel was investigated by pulsed ND:YAG laser beam welding equipment. This joint has special application in submarine components. After welding, the optimized joint microstructure including the weld metal and heat affected zones were characterized by optical and scanning electron microscopy (SEM). The results showed a fine dendritic structure and existence of large amount of Niobium carbide and Laves eutectic phase in the weld metal. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis showed Nb and Mo segregation to interdendritic zones at the weld metal. Grain growth in the heat affected zone of Inconel 625 did not occur, however, ultrafine precipitations were deposited at the heat affected zone. An approximately 65 µm wide transition zone was observed at the steel and weld zone interface; consisting of a martensitic layer (10-20µm) along the weld interface and the austenite phase region with a small amount of ferrite adjacent to the base metal. The tensile test and micro hardness test of the optimized sample was investigated. The electrochemical behavior of the weld metal was investigated at room temperature in 3.5% NaCl solution using potentiodynamic polarization. The results show that the corrosion resistance of weld metal is more than that of Inconel 625 and less than that of 517A Gr.B. It can be concluded that a proper selection of laser beam welding parameters provides sound, fully-penetrated welds.