اثر نيتروژن در فرآيند gtaw برسوپرآلياژ اينكونل 718

دكتري

اينكونل 718 يك آلياژ پايه نيكل رسوب سخت است كه در صنايع نيروگاهي، هوافضا و نفت و گاز كاربرد عمده¬اي دارد. اين آلياژ به دليل مقاومت بالا دربرابر ترك پيركرنشي حين عمليات حرارتي پس از جوشكاري به¬طور وسيعي در اجزاي قابل جوشكاري مورد استفاده قرار مي¬گيرد. در تحقيق حاضر، تاثير مقدار نيتروژن حل شده در فلز جوش حاصل از جوشكاري با فرآيند GTAW تحت گازهاي محافظ Ar+1-6% N2 درصد حجمي بر ريزساختار، خواص مكانيكي و مقاومت به خوردگي داغ مورد مطالعه قرار گرفته است. پس از انجام جوشكاري، ريزساختار نواحي جوش و متاثر از حرارت با استفاده از ميكروسكوپ¬هاي نوري، الكتروني روبشي و الكتروني بررسي گرديد. رفتار خوردگي داغ نمونه¬ها در برابر تركيب نمكي Na2SO4+25% NaCl در درجه حرارت °C 650 مورد مطالعه قرار گرفت. استحكام كششي نمونه¬هاي جوش و پايه با آزمون كشش در درجه حرارت محيط بررسي گرديد. سختي نمونه-هاي مختلف حاوي نيتروژن نيز با ميكروسختي سنجي در مقياس ويكرز تعيين شد. بررسي¬ها نشان داد افزايش نيتروژن در گاز آرگون باعث افزايش عمق نفوذ جوش و نسبت عمق به پهنا مي¬شود. وجود نيتروژن فوق اشباع تشكيل فازهاي (Ti,Nb)CN با شكل ساختاري دندريتي و (Ti,Nb)N با شكل ساختاري تقريباً بلوكي را ترغيب مي¬كند. نتايج نشان داد مقاومت به خوردگي داغ جوش با افزودن يك درصد نيتروژن به آرگون به دليل تشكيل لايه¬هاي فشرده Cr2O3 و چسبنده Nb2O5 به طور قابل ملاحظه¬اي بهبود پيدا مي¬كند. درحاليكه افزايش بيشتر نيتروژن منجر به كاهش مقاومت به خوردگي داغ مي¬گردد. علت اين رويداد به تاثير منفي نيتروژن بر جدايش Nb در جوش مربوط مي¬شود به طوريكه با افزودن پنج درصد نيتروژن به آرگون، ضريب جدايش (نسبت عنصر در ناحيه بين دندريتي به دندريتي) به Nb از 3/0 به 14/0 كاهش پيدا مي¬كند. اين اتفاق به نوبه خود موجب تشديد رسوب فازهاي كاربيد نايوبيم و لاوه در مرزدانه¬ها و نواحي بين دندريتي و در نتيجه كند شدن خروج كروم از آلياژ و عدم تشكيل پوسته محافظ Cr2O3 به صورت فشرده مي¬شود. با توجه به نتايج آزمون كشش، افزودن يك درصد نيتروژن به آرگون باعث بهبود قابل ملاحظه استحكام كشش نهايي از 10 ± 1210 به 55 ± 1587 MPa با حفظ درصد ازدياد طول مي¬گردد، درحاليكه افزايش پنج درصد نيتروژن به علت افزايش مقدار فاز ترد لاوه و كاهش اندازه γ"باعث كاهش مقدار استحكام كشش نهايي به 42 ± 1410 MPa مي¬گردد. سختي جوش با افزايش نيتروژن در گاز محافظ به دليل استحكام دهي محلول جامد و ازدياد كسر حجمي رسوبات كربونيتريدي افزايش پيدا مي¬كند.

194262

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر عبدالخالق خان

مهندسي مواد

دكتر مسعود گودرزي