Kinetics and microstructural analysis of fatigue fracture progress in weld joints of duplex stainless steel grade 2205
2205 sınıfı dubleks paslanmaz çelik alaşımı kaynaklı birleştirmelerinde yorulma çatlağı ilerlemesinin kinetik ve iç yapı analizi
- Tez No: 368824
- Danışmanlar: PROF. DR. RIZA GÜRBÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Yüksek verimliliğine rağmen, otojen anahtar-deliği kaynağı tekniği, malzemenin tokluğunu olduğu kadar korozyon özelliklerini de olumsuz etkileyecek şekilde ?-ferrit oluşumuna neden olur. Dubleks paslanmaz çelikler için hibrit plazma-gaz metal ark kaynağı prosedürü geliştirilerek, 11 mm kalınlığında dubleks paslanmaz (2205 sınıfı) çeliğinden mamul plakaların, dar aralık ve tek paso kaynaklanması başarılmıştır. Lazer ışın kaynağı, elektron ışın kaynağı ve plazma ark kaynağı gibi diğer anahtar-deliği kaynak uygulamalarının aksine geliştirilen prosedür, malzemenin iç yapısını ve dolayısı ile mekanik ve korozyon özelliklerini belirleyen anahtar etmenler olarak uygun soğuma hızı ve kaynak metali compozisyonunun elde edilmesini mümkün kılmıştır. Ergime bölgesinin hava ve tuzlu su ortamlarında yorulma çatlağı ilerleme davranışına hasar tolere tasarım çerçevesinde odaklanılmış ve bu davranış incelenmiştir. Çalışmalarımızda karşılaştırmaya dayalı bir araştırma yöntemi uygulanmıştır; hibrit plazma-gaz altı ark kaynağı uygulamasına ilave olarak gaz metal ark kaynağı ve plazma ark kaynağı yöntemleri uygulanarak iki referans kaynaklı birleştirme de elde edilmiş ve incelenmiştir. Bu hibrit kaynak yönteminde anahtar-deliği oluşumu ile dolgu metal transferinin birlikte gerçekleştirilmesi, çok pasolu gaz metal ark kaynağı yöntemine göre kaynak işleminin daha az toplam ısı girdisi ve ark yanma süresi ile tamamlanmasını sağlamıştır. Bu sayede ikincil faz oluşumları büyük oranda baskılanmıştır. Bununla birlikte, otojen plazma ark kaynağı ile mümkün değilken, hibrit plazma-gaz metal ark kaynağı ile elde edilen ergime bölgesinde yeteri miktarda birincil östenit oluşumu söz konusudur. Yorulma çatlağı ilerleme testleri, çentikleri ergime bölgesi merkezinde açılmak suretiyle kompakt çekme numuneleri üzerinde laboratuvar havası ve 3.5% NaCl çözeltisi ortamlarında gerçekleştirilmiştir. Kalıntı gerilim, faz dengesi ve krom-nitrür ile intermetalik faz çökeltiler gibi diğer etkenler arasında, ikincil östenitin ortama bağlı değişken etkileri çalışmanın birincil odağı olmuştur. Bir yandan, malzeme hava ortamında hizmet verdiği sürece, ikincil östenit oluşumlarınıb, çatlak ilerleme hızını gerilim yoğunluk faktör aralığı eşik değeri bölgesinde yavaşlatarak faydalı olduğu gözlemlenmiştir. Diğer yandan, ikincil östenit oluşumları komşuluklarında krom ve molibden fakrleşmesine sebebiyet vermekte, bu vesile ile çukurcuk ve dar aralık korozyon direncinin görece düşmesine neden olmaktadır. Hibrit kaynak yöntemi ile elde edilmiş tek pasolu ve ikincil östenit bulunmayan birleştirmelerin tuzlu su ortamında çatlak ilerleme hızlarının görece düşük olduğu kaydedilmiştir. Çatlak ilerleme hızı verileri kapsamlı mikroskop ve mikro analiz çalışmalarıyla desteklenmiştir.
Özet (Çeviri)
Despite its high efficiency, autogenous keyhole welding technique leads to an excessive ?-ferrite formation in as-welded duplex stainless steels that leads to deterioration of the corrosion properties of the material, as well as its toughness. Developing the hybrid plasma-gas metal arc welding procedure for duplex stainless steels, a narrow gap and single-pass weldment on 11 mm-thick duplex stainless steel (grade 2205) plates has been achieved. Contrary to other keyhole techniques, such as Laser beam welding, electron beam welding and conventional plasma arc welding, the developed procedure apparently enabled us to obtain a proper cooling rate and weld metal chemistry, which were the key factors determining the microstructure and consequently corrosion and mechanical properties of the material. Fatigue crack propagation behaviour of the fusion zone in both air and sour environments has been interested and investigated within the damage tolerant design framework. A comparative analysis basis methodology was employed during investigations; beside hybrid plasma-gas metal arc welding, gas metal arc welding and plasma arc welding were also operated to obtain two reference duplex stainless steel weldments. Simultaneous utilization of keyhole and filler metal deposition in this hybrid welding process enabled us to achieve less total heat input and arc time compared to conventional multi-pass gas metal arc welding. Therefore precipitation secondary phases were considerably supressed. Moreover, microstructural examinations and analyses provided data indicating a sufficient reconstructive transformation of primary austenite in the fusion zone of the weldment obtained using hybrid plasma gas-metal arc welding, and that was not possible using autogenous plasma arc welding. Fatigue crack propagation tests were conducted in laboratory air and 3.5% NaCl solution on compact tension specimens, which were notched at the centre of fusion zone of the weldments. Controversial effect of the secondary austenite on crack propagation behaviour was the primary interest among the others, such as residual stress, phase balance and precipitates of chromium-nitrides and intermetallic phases. On the one hand, retarding the crack propagation in near threshold stress intensity factor range, precipitation of the secondary austenite in multi-pass weldment was observed to be beneficial for as-welded duplex stainless steel as long as the material would give service in air. On the other hand, the secondary austenite led to chromium and molybdenum depleted zone, where pitting and crevice resistance of the material was relatively low. Crack propagation rate of secondary austenite free single-pass weldment that was obtained employing the hybrid welding was lower than the one of multi-pass weldment in the sour environment. Crack propagation rate data was supported with comprehensive fractography and micro analysis works.
Benzer Tezler
- Elektrokimyasal yöntem ile yüksek hız kesici takım çeliğinin borlanması
Electrochemical boronizing of high speed cutting tool steel
ALİ GEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN GAMZE GÜLERYÜZ PARASIZ
- Nondestructive characterization of bearing steels by magnetic Barkhausen noise technique
Rulman çeliklerinin manyetik Barkhausen gürültüsü yöntemi ile tahribatsız karakterizasyonu
EBRU ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Metalurji MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. KEMAL DAVUT
YRD. DOÇ. CANER ŞİMŞİR
- Otomotiv sektörü için AI-Si-Fe-x alaşımlarının geliştirilmesi
Başlık çevirisi yok
NECİP ÜNLÜ
Doktora
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİYAZİ ERUSLU
- Rulman çeliklerinde tam ve kısmi östenitlemenin karbür oluşumuna etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of full and partial austenitization on carbide formation in bearing steels
AHMET EFE GEZMİŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSOY ERİŞİR
- Katı ortamda bor yayınımı ile sertleştirilen çelik yüzeylerinin kuru kayma halinde sürtünme ve aşınma davranışları
Başlık çevirisi yok
YAVUZ SOYDAN