تاثير حرارت ورودي قوس و سرعت جوش‌كاري بر مقاومت ضربه دما پايين فلز جوش فولاد زنگ‌نزن آستنيتي L304

Effects of Arc Heat Input and Welding Speed on the Cryogenic Impact Strength of Type 304L Austenitic Stainless Steel Weld Metal

كاربرد در دماهاي پايين موجب تردي بسياري از سازه‌ها مي‌شود كه در نتيجه، انتخاب پارامترهاي جوش‌كاري مناسب براي حفظ چقرمگي سازه جوشي، از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در اين مقاله، تاثير پارامترهاي جوش‌كاري حرارت ورودي قوس و سرعت جوش‌كاري، بر مقاومت ضربه دما پايين فلز جوش فولاد زنگ‌نزن آستنيتي L304، مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور فرايند جوش‌كاري قوسي الكترود تنگستن با محافظت گاز، بر ورق فولاد زنگ‌نزن آستنيتي L304 به ضخامت 5 ميلي‌متر انجام شد و با تغيير در پارامترهاي حرارت ورودي قوس و سرعت جوش‌كاري، تاثير پارامترهاي ياد‌شده بر ريزساختار، ميزان فريت فلز جوش و انرژي ضربه شارپي دما پايين نمونه‌ها بررسي شد. حرارت ورودي قوس از 04/1 تا 23/3 كيلووات و سرعت جوش‌كاري از 30 تا 240 ميلي‌متر بر دقيقه تغيير كرد. مشاهده شد كه افزايش حرارت ورودي قوس از طرفي مي‌تواند سبب كاهش فريت در فلز جوش شود كه اين سبب بهبود مقاومت ضربه در دماهاي پايين مي‌شود، ولي از سوي ديگر زمان انجماد را افزايش داده كه سبب درشت‌شدن ساختارهاي دندريتي در فلز جوش مي‌شود و مي‌تواند تاثير منفي بر مقاومت ضربه داشته باشد. تغييرات سرعت جوش‌كاري نيز مي‌تواند بر ميزان فريت و ريزساختار و در نتيجه بر مقاومت ضربه تاثير داشته باشد. درنهايت با بررسي‌ها و انجام تست‌هاي متعدد، خواص ضربه بهينه در دماي پايين با حرارت ورودي قوس 67/1 كيلووات و سرعت جوش‌كاري 120 ميلي‌متر بر دقيقه به‌دست آمد.

Usage in low temperatures causes embrittlement of many structures; consequently, selection of welding parameters for maintaining the toughness of welded structures is crucial. In this paper, effects of arc heat input and welding speed on the cryogenic impact strength of type 304L austenitic stainless steel weld metal are investigated. For this purpose, 304L austenitic stainless steel sheet with 5 mm thickness was welded with gas tungsten arc welding process and by changing the parameters of arc heat input and welding speed, the effect of these parameters on the microstructure, weld metal ferrite content and low temperature, charpy impact energy of samples was determined. The arc heat input range applied was between 1.04 and 3.23 kW, and the welding speed varied between 30 and 240 mm/min. It was found that increasing arc heat input can reduce weld metal ferrite content, which improves low temperature impact strength, but on the other hand, slow cooling due to increasing heat input results in coarser dendritic structures in the weld metal, and can adversely affect impact strength. Changes of welding speed can also affect the amount of ferrite and microstructure and thus have an influence on the impact strength. Finally, having carried out the numerous tests, optimum impact properties at low temperature were obtained at 1.67 kW arc heat input and 120 mm/min welding speed.