S690QL ve S355J2+N farklı özellikteki iki metalin kaynak edilebilirliğinin mikroyapısal ve mekanik özellikler bakımından araştırılması
Investigation of the weldability of two dissimilar metals with different properties S690QL and S355J2+N, in terms of microstructural and mechanical properties
- Tez No: 1023761
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜRKAN İRSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Trakya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, yüksek dayanımlı ince taneli yapı çeliği S690QL ile genel yapı uygulamalarında yaygın olarak kullanılan S355J2+N çeliğinin GMAW/MAG yöntemiyle kaynaklı birleştirilmesi incelenmiştir. Kaynak bağlantısında kaynak metali, ısıdan etkilenen bölgeler (ITAB) ve ana metaller mikroyapısal ve mekanik özellikler bakımından değerlendirilmiştir. Kaynak işlemi ER110S-G kaynak teli ve CORGON 18 (%82 Ar + %18 CO₂) koruyucu gazı kullanılarak çok pasolu olarak gerçekleştirilmiştir. Kaynak öncesinde plakalar 150-190 °C aralığında ön tavlanmış, kaynaklanan plakalar CNC freze tezgâhında kesilerek test numuneleri elde edilmiştir. Numuneler optik mikroskop, SEM, EDX/EDS, EDX çizgi analizi, XRD, Vickers HV10 sertlik, çekme, üç nokta eğme ve Charpy V-çentik darbe deneyleriyle incelenmiştir. Optik mikroskop incelemelerinde S355J2+N ana metalinde ferrit-perlit esaslı yapı, S690QL ana metalinde ise ince levhamsı/iğnemsi karakterde yüksek dayanımlı çelik morfolojisi belirlenmiştir. Ortalama tane boyutu değerleri S355J2+N ana metalinde 8,15 ± 1,82 µm, S355J2+N tarafı ITAB bölgesinde 7,28 ± 1,31 µm, kaynak merkezinde 6,62 ± 1,02 µm, S690QL tarafı ITAB bölgesinde 7,29 ± 1,47 µm ve S690QL ana metalinde 6,24 ± 0,99 µm olarak elde edilmiştir. SEM incelemeleri kaynak metalinde yönlenmiş ve heterojen katılaşma morfolojisi, S690QL tarafı ITAB'da ise daha yoğun levhamsı/iğnemsi dönüşmüş yapı göstermiştir. EDX/EDS ve çizgi analizlerinde Fe esaslı matrisin korunduğu, belirgin makro segregasyon oluşmadığı; XRD sonuçlarında ise tüm ölçüm noktalarında baskın fazın α-Fe karakterinde olduğu belirlenmiştir. Vickers HV10 sertlik ölçümlerinde YATAY1 (merkez hattı) hattında S690QL tarafında 286-289 HV10 düzeyinde başlayan sertlik 13,5-14,5 mm aralığında 207-218 HV10 seviyesine düşmüş, YATAY2 (merkezden 2,5 mm mesafede) hattında ise 278-287 HV10 başlangıç değerlerinden 12,0-12,5 mm aralığında 243-234 HV10 düzeyine inen daha lokal bir azalma görülmüştür. Standart çekme deneylerinde S355J2+N ana metal çekme dayanımı 558,02 ± 8,36 MPa, S690QL ana metal çekme dayanımı 827,39 ± 3,77 MPa, boyuna kaynaklı numune çekme dayanımı 694,30 ± 20,36 MPa ve enine kaynaklı numune çekme dayanımı 569,06 ± 1,74 MPa olarak elde edilmiştir. Üç nokta eğmede kaynaklı numunelerde çatlak veya yırtılma oluşmamış; Charpy deneylerinde en yüksek ortalama darbe enerjisi S690QL ana metalinde 187,89 ± 3,07 J, en düşük değer ise kaynak merkezinde 97,15 ± 5,57 J olarak ölçülmüştür. Sonuçlar, kullanılan kaynak prosedürüyle S690QL-S355J2+N birleşiminin S355J2+N referansına göre yeterli statik taşıma kapasitesi sağladığını ve özel küçük çekme numunelerinde enine kaynaklı numune için %132,21, boyuna kaynaklı numune için %137,38 kaynak verimliliği elde edildiğini; ancak S690QL tarafındaki lokal ITAB yumuşaması ve kaynak merkezindeki düşük darbe enerjisi nedeniyle bağlantının çok yönlü mekanik ve mikroyapısal değerlendirme yaklaşımıyla incelenmesi gerektiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the welded joining of high-strength fine-grained S690QL steel and S355J2+N steel, widely used in general structural applications, was investigated by the GMAW/MAG method. In the welded joint, the weld metal, heat-affected zones (HAZs) and base metals were evaluated in terms of microstructural and mechanical properties. The welding process was carried out as a multipass operation using ER110S-G filler wire and CORGON 18 shielding gas consisting of 82% Ar and 18% CO₂. Before welding, the plates were preheated in the range of 150-190 °C, and the welded plates were cut on a CNC milling machine to obtain the test specimens. The specimens were examined by optical microscopy, SEM, EDX/EDS, EDX line-scan analysis, XRD, Vickers HV10 hardness testing, tensile testing, three-point bending and Charpy V-notch impact tests. Optical microscopy revealed a ferrite-pearlite based structure in the S355J2+N base metal and a fine lath/needle-like high-strength steel morphology in the S690QL base metal. The average grain size values were 8.15 ± 1.82 µm for the S355J2+N base metal, 7.28 ± 1.31 µm for the S355J2+N-side HAZ, 6.62 ± 1.02 µm for the weld center, 7.29 ± 1.47 µm for the S690QL-side HAZ and 6.24 ± 0.99 µm for the S690QL base metal. SEM examinations showed directional and heterogeneous solidification morphology in the weld metal and a denser lath/needle-like transformed structure in the S690QL-side HAZ. EDX/EDS and line-scan analyses indicated that the Fe-based matrix was preserved and no significant macro-segregation occurred; XRD results showed that the dominant phase at all measurement points had an α-Fe character. In the Vickers HV10 hardness measurements, the hardness on the S690QL side in the YATAY1 (center) line started at 286-289 HV10 and decreased to 207-218 HV10 between 13.5 and 14.5 mm. In the YATAY2 line (2.5 mm from the center), a more localized decrease from initial values of 278-287 HV10 to 243-234 HV10 was observed between 12.0 and 12.5 mm. In standard tensile tests, the tensile strengths were 558.02 ± 8.36 MPa for the S355J2+N base metal, 827.39 ± 3.77 MPa for the S690QL base metal, 694.30 ± 20.36 MPa for the longitudinal welded specimen and 569.06 ± 1.74 MPa for the transverse welded specimen. In three-point bending, no cracks or tearing occurred in the welded specimens. In the Charpy tests, the highest average impact energy was measured in the S690QL base metal as 187.89 ± 3.07 J, while the lowest value was measured in the weld center as 97.15 ± 5.57 J. The results showed that the applied welding procedure provided sufficient static load-carrying capacity for the S690QL-S355J2+N joint with respect to the S355J2+N reference and that joint efficiencies of 132.21% for the transverse welded specimen and 137.38% for the longitudinal welded specimen were obtained in the special small tensile specimens; however, due to local HAZ softening on the S690QL side and the low impact energy of the weld center, the joint should be examined through a multidimensional mechanical and microstructural evaluation approach.
Benzer Tezler
- Sinerjik kontrollü darbeli MIG/MAG T-bağlantı kaynağında tel besleme hızının dikiş geometrisi ve kaynak parametrelerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of wire feed speed on the welding parameters and weld bead geometry at the position of t-joint with synergic controlled pulsed mig/mag welding
EKREM ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDAL KARADENİZ
- Bazik oksijen fırını (BOF) ile çelik üretimi prosesinde kullanılan endüstriyel fandaki aşınmaların iyileştirilmesi
The improvement of industrial overview of steel production process with basic oxygen furnace (BOF)
HALİL İBRAHİM EMİROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÖKKAYA
- Ultra yüksek mukavemetli S960QL çeliğinin mag kaynağında gaz kompozisyonu ve kaynak akımının birleştirme özelliklerine etkisi
Effects of weld current and gas composition in gmaw on joint properties of ultra high strength S960QL steel
ESEN ORMANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZAFER BARLAS
- S960QL yapı çeliğinin frezeleme yöntemiyle işlenebilirliğinin johnson cook modeli kullanılarak sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve istatiksel incelenmesi
Analysis and statistical investigation of the milling machinability of S960QL structural steel by finite element method using the johnson cook model
RÜSTEM BİNALİ
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN YALDIZ
PROF. DR. SÜLEYMAN NEŞELİ