determination of characteristic microstructures in ... · nauka∗istraŽivanje∗razvoj...

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 2/2011, str. 53-62 53

S. Cvetkovski, L. P. Karjalainen

DETERMINATION OF CHARACTERISTIC MICROSTRUCTURES IN SIMULATED AND REAL HAZ OF 301LN AUSTENITIC STAINLESS STEEL

ODREĐIVANJE KARAKTERISTIČNIH MIKROSTRUKTURA ZUT-A KOD SIMULIRANIH I REALNIH SPOJEVA AUSTENITNOG NERĐAJUĆEG ČELIKA 301LN

Originalni naučni rad / Original scientific paper

UDK / UDC: 669.15-194.56:621.78

Rad primljen / Paper received: 12. maj 2011.

Adresa autora / Author's address: Sveto Cvetkovski, L. Pentti Karjalainen

University of Oulu, Department of Mechanical Engineering, Finland.

Ključne reči: Simulacija zavarivanja, termo-mehaničko valjanje, austenitni čelik, mikrostruktura, rekristalizacija, ZUT.

Keywords: Welding simulation, austenitic steel, temper rolling, microstructure, recrystalization, HAZ.

Izvod Osnovni cilj ovog rada je određivanje i analiza karakterističnih promena mikrostrukture i osobina austenitnog 301 LN C1000 termomehanički valjanog čelika kao rezultat unete toplote pri zavarivanju. Odlične osobine termomehanički valjanog čelika tj. visoka čvrstoća praćena veoma dobrom žilavošću i korozionom otpornošću omogućile su korišćenje ovog tipa čelika kao važnog konstrukcionog materijala. Međutim, osobine ovog čelika mogu se uveliko pogoršati u ZUT-u zavarenih spojeva. Da bi se odredile specifične transformacije koje nastaju u ZUT-u kao rezultat temperaturne distribucije odnosno maksimalne temperature u pojedinim zonama, sprovedena je simulacija zavarivačkih procesa. Primenjujući Gleeble simulator za zavarivanje, određene su egzaktne temperature mikrostrukturnih modifikacija kao što su rekristalizacija, rast zrna i nastanak delta-ferita. Simulirane mikrostukture su upoređivane sa realnim u ZUT-u, kod TIG i laserski zavarenih spojeva kao najčešće primenjivanih postupaka za ovaj tip čelika. Metalografska analiza sprovedena je na optičkom mikroskopu NIKON. Kvantitativna metalografija, tj. određivanje veličine zrna na simuliranim uzorcima, urađena je na istom mikroskopu uz korišćenje linearne metode. Merenje tvrdoće na simulranim uzorcima primenjeno je da bi se utvrdio efekt omekšavanja u ZUT-u. Sprovedena ispitivanja potvrdila su da se simulirana mikrostruktura ZUT-a veoma dobro poklapa sa mikrostruktrom ZUT-a kod TIG zavarenih spojeva. Vrlo specifične razlike su zapažene kod laserski zavarenih spojeva, naročito kod zavarivanja sa manjom količinom unete toplote.

Abstract The main goal in this research work was to determine and analyze characteristic changes in the micro-structure and properties of the 301 LN C1000 austenitic temper rolled sheet, created as result of the welding heat input. Exellent properties of 301LN steel obtained by temper rolling i.e very high strength followed with very good toughness and corrosion resistance enable this steel grade to be used as an important constructive material. But these properties can be significantly destroyed in the HAZ of welded joints. In order to find specific microstructural transformations occur in the HAZ, which are result of temperature distribution i.e. peak temperature reached in particular regions, welding simulation was performed. Applying Gleeble-thermal simulation, the exact temperatures of certain microstructural modifications such as recrystallization, grain growth and formation of delta-ferrite in temper-rolled 301LN C1000 austenitic stainless steels, has been determined. Simulated microstructures were compared with real microstructure in HAZ of TIG bead-on-plate and laser welded joints as the most often used welding processes for this steel grade. Metallographic analyze of HAZ microstructure was performed on NIKON optical microscope. Quantitaive metallographic investigation i.e. determination of austenitic grain size of simulated specimen was performed on the same microscope equiped with a system for quantitative measurements. Method of linear intercept was implemented. Hardness measurement of simulated specimens was performed in order to encircle predicted investigation i.e confirm softening effect in HAZ. Performed investigation confirmed that simulated microstructures correspond very well with microstructure of HAZ in TIG bead-on-plate welded joints. More specific differences was noticed in laser weldments especialy in the case of welding with lower heat input.


54 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 2/2011, str. 53-62

UVOD

Austenitni čelik tipa 301LN spada u grupu najčešće korišćenih nerđajućih čelika austenitne strukture na sobnoj temperaturi. Ovaj čelik je veoma plastičan, lak za oblikovanje, a ima i visoku žilavost. Međutim, njegov nedostatak je relativno nizak napon tečenja 350-380 MPa, dok zatezna čvrstoća u granicama 600-800 MPa ne zadovoljava zahteve konstruktora [1].

Danas postoji stalna intencija ka poboljšanju mehaničkih osobina austenitnih čelika, kako bi ovi materijali bili bolje iskorišćeni kao konstrukcioni materijali i u automobilskoj industriji [2-5]. Zbog mogućeg negativnog uticaja azota na plastičnost u toplom stanju, hladno valjanje je postupak koji se uobičajeno primenjuje za povećanje čvrstoće ovog čelika [6].

Tip 301LN je razvijen od tipa 301, smanjenjem sadržaja ugljenika do 0.03%, kao i malim dodatkom azota [7]. Ovaj tip čelika namenjen je stvaranju nove generacije visoko čvrstih čelika termomehaničkim valjanjem i delimičnom transformacijom austenita u martenzit. Mali udeo martenzita je pravilno raspoređen u austenitnoj matrici, tako da se postiže visoka čvrstoća i veoma dobra žilavost [8, 9]. Tip 301LN je raspoloživ zavisno od termomehaničkog valjanja, sa različitim nivoima čvrstoće [10].

Kako je čelik 301 LN mehanički nestabilan, plastična deformacija doprinosi martenzitnoj transformaciji na sobnoj ili nižoj temperaturi, tako da mikrostruktura može biti heksagonalni ε martenzit ili prostorno

centrirani kubni α’ martenzit [11,12]. To je deformacijom izazvana transformacija. Austenitni 301 LN čelik ima veću zateznu čvrstoću u odnosu na bilo koji stabilni austenitni tip čelika. Veoma visok nivo čvrstoće ovog čelika se može upoređivati sa kaljenim i otpuštenim čelicima.

Čelik 301LN zadržava svoje mehaničke osobine ukoliko nije zagrejan na temperaturi iznad 600 °C [14]. Međutim, u ZUT-u se postižu mnogo više temperature kod skoro svih postupaka zavarivanja [15, 16]. Tako pri zavarivanju hladno ojačani čelici imaju tendenciju omekšavanja u ZUT-u. Zbog toga se pri zavarivanju čelika 301LN mora ograničiti unos toplote. Omekšavanje se zapaža tokom procesa oporavljanja, rekristalizacije i rasta zrna [17].

Materijal i postupak eksperimenta

Austenitni nerđajući čelik EN 1.4318 (AISI 301LN), korišćen u ovom ispitivanju, pripada grupi najčešće upotrebljavanih Cr-Ni čelika. Korišćene su ploče od čelika 301LN u termomehnički valjanim uslovima C1000 debljine 3 mm (proizvedene u Outokumpu, Tornio). Hemijski sastav i mehaničke osobine ovog čelika date su u tabeli 1 i 2.

Od eksperimentalnih ploča pripremljenje su epruvete za simulaciju na Gleeble 1500 simulatoru kao i za automatsko ispitivanje zavara na limu TIG postupkom i laserskim zavarivanjem. Oblik i dimenzije epruveta korišćenih za simulaciju date su na slici 1. Oblik epruveta sa vratom izabran je za postizanje bržeg hlađenja tokom simulacije.

Tabela 1: Hemijski sastav čelika 301LN [16]

Table 1: Chemical composition of the 301LN steel [16]

Interni broj čelika Tipični sastav Outokumpu

EN AISI C N Cr Ni Mo others

711 1.4318 301LN 0.02 0.14 17.7 6.5 - -

Tabelа 2: Mehaničke osobine termomehanički valjanog čelika 301LN C1000 Table 2: Mechanical properties of temper-rolled 301LN C1000 steel

Uzorak br. Debljina,

mm E-Modul kN/mm

Rp0.1 N/mm2

Rp0.2 N/mm2

Rp1.0 N/mm2

Rm N/mm2

Ag %

A50 %

HV2

70731 3 - 665 768 890 1057 24.6 28 355

Slika 1: Oblik i dimenzije epruvete za simulaciju (zatezne karte) Figure 1: Shape and dimensions of the specimen for simulation (tensile coupon)



simulation termal curves

0200400600800

1000120014001600

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

time, s

Peak

tem

pera

ture

, o C

Peak temp. 900 0CPeak temp. 1000 0CPeak temp. 1100 0CPeak temp. 1200 0CPeak temp. 1250 0CPeak temp. 1300 0CPeak temp. 1350 0C

Slika 2: Krive termičke simulacije Figure 2: Simulation thermal curves

Pri termičkoj simulaciji na uređaju Gleeble 1500, treba znati sledeće informacije o mikrostrukturi čelika 301LN:

Uticaj redukcije pri hladnom valjanju na mikrostrukturu tokom simulacije

Uticaj klase čvrstoće, tj. redukcije pri prethodnom hladnom valjanju, na mikrostrukturu simuliranih epruveta istraživana je korišćenjem ploča klase čvrstoće nivoa C1000. Epruvete su tokom simulacije tretirane na sledeći način:

Vršne temperature: 900, 950 i 1000 °C Brzina zagrevanja : 500 °C /s Vreme držanja : 1 s Vreme hlađenja ∆t8/5: 10 s

Ove vršne temperature su izabrane uzimajući u obzir pojavu rekristalizacije, na koju presudno utiče stepen deformacije, a one se nalaze u ovom temperaturnom intervalu.

Uticaj vršne temperature na simuliranu mikro-strukturu

Ispitivanja sa zagrevanjem do različitih vršnih temperatura, simulirajući termički ciklus pri zavarivanju, sprovedena su sa ciljem određivanja temperatura na kojima se stvaraju specifične mikrostrukture, koje se mogu identifikovati sa najvećom pouzdanošću. Debljina

ploča je takođe 3 mm. Korišćeni su sledeći parametri u eksperimentu simulacije:

Vršne temperature : 700, 800, 850, 900, 1000, 1100, 1200, 1250, 1300 i 1350 °C /s Brzina zagrevanja : 500 °C /s Vreme držanja : 1 s Vreme hlađenja ∆t8/5: 1.71 s (hlađenje na vazduhu)

Ispitivanje zavara na limu

Automatskim TIG-om su izvedeni zavari na limu i to na dve ploče čelika S 301LN C1000 debljine 3 mm. Primenjeni parametri zavarivanja su dati u tabeli 3, a makrosnimci poprečnih preseka ovih spojeva prikazani na slikama 3 (a i b).

Ispitivanje laserski zavarenog spoja

Laserski zavareni spoj izveden je na Lappenranta Univerzitetu za tehnologiju (LUT). Ploče od austenitnog čelika 301LN C1000 zavarene su korišćenjem različitih parametara zavarivanja. Epruvete koje su odabrane za metalografsko ispitivanje i parametri zavarivanja laserom dati su u tabeli 4. Kao što se vidi iz tabele 4, snaga lasera je održavana konstantnom u svim slučajevima, ali se menjaju dužine fokusa i brzina zavarivanja. Makrofotografije laserski zavarenih elemenata 17 i 40 date su na slici 4.

Tabela 3: Parametri zavarivanja zavara na limu od 301LN C1000

Table 3: Welding parameters in bead-on-plate welding 301LN C1000

Parametri zavarivanja Zavar I (a) Zavar II (b)

Jačina struje (A) 120 120

Napon (V) 12 12

Brzina zavarivanja (mm/min) 300 220

Linijska uneta toplota Q (J/mm) 178 235



a)

b)

Slika 3: Makrosnimci zavara na limu od 301LN C1000, 3 mm debljine ploče . Uneta toplota a) 178 J/mm i b) 235 J/mm

Figure 3: Macro-photos bead-on-plate weld on 301LN C1000, 3 mm sheet. Heat inputs a) 178 J/mm and b) 235 J/mm

Tabela 4: Parametri zavarivanja - lasersko zavarivanje

Table 4: Welding parameters - laser welding

Zavar br. Debljina ploče, mm

Snaga lasera, kW

Brzina zavarivanja,

m/min

Dužina fokusa, mm

17 3 5 1 300

20 3 5 4.5 300

37 3 5 1.5 200

40 3 5 6 200

a)

b)

Slika 4: Makrofotografije laserski zavarenih elemenata: a) epruveta 17, b) epruveta 40 Figure 4: Macrophotos of laser weldments: a) specimen 17, b) specimen 40

Posle sprovođenja simulacije zavarivanja, ispitivanja zavara na limu i ispitivanja laserski zavarenih spojeva, pripremljene su epruvete za metalografsko ispitivanje. Primenjena je standardna metalografska priprema i elektrolitičko nagrizanje sa 39% HNO3 . Uzorci za metalografsku analizu, veličinu zrna i merenje tvrdoće bili su poprečni na pravac zavarivanja. Merenje tvrdoće po Vikersu (HV2) izvedeno je na poprečnom preseku simuliranih epruveta i zavarenih spojeva. Na svakoj simuliranoj epruveti je obavljeno po devet merenja.

Rezultati merenja tvrdoće na simuliranim epruvetama pri različitim vršnim temperaturama prikazani su na slici 5. Vrednosti tvrdoće hladno valjanih epruveta zagrevanih do vršnih tempratura 900, 950 i 1000 °C date su u tabeli 5. Merenja tvrodoće po TIG zavarima na limu prikazani su na slici 6. Rastojanje između mernih tačaka je 0.5 mm. Određivanje veličine zrna, obavljeno je na epruvetama za metalografsko ispitivanje, zagrevanih do različitih vršnih temperatura i hlađenih različitim brzinama od 1.71s. Korišćena je linearna metoda. Rezultati merenja veličine zrna prikazani su na slici 7.

Tabela 5: Vrednosti tvrdoća različitih ploča od čelika 301LN u hladno valjanom stanju i posle simulacije Table 5: Hardness values of different 301LN steel sheets in cold rolled condition and after simulation

Ispitivani materijal Tvrdoća, HV2

Vršne temperature simulacije, °C 301LN ploče Debljina, mm Hladno valjane

ploče 900 950 1000

C1000 3 355 308 280 245



S 301 LN (C 1000)

180

200

220

240

260

280

300

320

340

650 750 850 950 1050 1150 1250 1350

Peak temperature, OC

Har

dnes

s val

ues,

HV

2

t8/5=1.71s

Slika 5: Tvrdoća 301LN (C1000) zavisno od vršne temperature ∆t8/5 = 1.71s, hlađenje na vazduhu Figure 5: Hardness of 301LN (C1000) depending on the peak temperature ∆t8/5 = 1.71s, air cooling

Slika 6: Raspodela tvrdoće duž zavara na limu zavarenih TIG postupkom Figure 6: Hardness distributions across the bead-on-plate TIG welded bead

12

17

22

27

32

650 750 850 950 1050 1150 1250 1350Peak temperature, 0C

Gra

in si

ze, m

m

t8/5=1.71

301LN C1000

Slika 7: Uticaj vršne temperature na veličinu zrna 301LN C1000 Figure 7: Influence of the peak temperature on the grain size, 301LN C1000



DISKUSIJA

Uticaj redukcije pri hladnom valjanju na mikrostrukturu simuliranih epruveta Inicijalne mikrostrukture osnovnog materijala, tj. hladno valjanih ploča 301LN C1000, date su na slici 8. Mikrostrukture pokazuju skoro istoosna austenitna zrna i teško se uočava martenzit. Merenjem tvrdoće simuliranih epruveta na vršnim temperaturama 800, 850 i 900 °C utvrđeno je smanjenje vrednosti tvrdoće sa povećanjem vršne

temperature, što se može videti u tabeli 5. Metalografske slike daju jasno objašnjenje ove pojave. U slučaju klase C1000, rekristalizacija je još u početnom stadijumu na 900 °C i formirano je samo nekoliko finih zrna. Na 950 °C, rekristalizacija je uznapredovala, a na 1000 °C je uglavnom završena. Tako se stvara nova mikrostruktura sa rekristalizovanim austenitnim zrnima koja doprinosi smanjenju čvrstoće i tvrdoće ovog termomehanički valjanog čelika.

Slika 8: Mikrostruktura osnovnog materijala - hladno valjane ploče od čelika 301LN C1000 Figure 8: Microstructure of base metal – cold rolled sheets 301LN steel C1000

Uticaj vršnih temperatura i brzina hlađenja na simuliranu mikrostrukturu Uticaj vršne temperature u opsegu 700-1350 °C na vrednosti tvrdoće i veličinu austenitnog zrna predstavljen je na dijagramima na slikama 5 i 7. Kao što se može zapaziti na slici 5, epruvete zagrevane do vršne temperature između 700 i 1000 °C pokazuju vrlo oštar pad vrednosti tvrdoće, dok je vršna temperatura od 1000 °C ona, gde je rekristalizacija potpuno završena. Posle toga postoji blaži nagib krive zavisno od vršne temperature. Drugo važno zapažanje na krivoj je to da je tvrdoća na vršnoj temperaturi od 1350 °C veća nego pri 1300 °C. Analizom krive koja predstavlja odnos između vršne temperature i veličine zrna (slika 7) dobijene su dodatne informacije o pojavama u ZUT-u. Može se videti da u temperaturnom intervalu 700-900 °C nema promene veličine zrna. Posle toga, javlja se neočekivani pad u veličini zrna na 1000 °C i sa daljim porastom vršne temperature opet raste veličina zrna. Tako su najgrublja zrna na 1300 °C i na 1350 °C

počinje smanjenje veličine zrna. Interperetaciju ovih pojava daje mikrostrukturna analiza simuliranih epruveta. Na slici 9 može se lako uočiti da se rekristalizacija ne pojavljuje na epruveti simuliranoj na vršnoj temperaturi od 900 °C, zbog samo nekoliko vidljivih rekristalizovanih zrna. Ali, na 1000 °C rekristalizacija je uglavnom završena (slika 9c) i stvorena su nova rekristalizovana zrna. Zbog toga, veličina zrna na vršnoj temperaturi od 1000 0C ima najmanju vrednost. Sa daljim porastom vršne temperature, slika 10 (a-d), nastaju grublja austenitna zrna. Prvi značajan rast austenitnog zrna je na vršnoj temperaturi od 1100 °C (slika 10 a). Kao što se može videti sa slike 10 c, najgrublja austenitna zrna se javljaju na 1300 °C. Na slici 10 d. vidljivo je da su zrna, nastala na vršnoj temperaturi od 1350 °C, manja. Smanjenje veličine zrna na 1350 °C vezano je za stvaranje delta-ferita na toj temperaturi, uglavnom po granicama zrna koja sprečavaju rast austenitnih zrna. Ovaj efekat je vezan za povećanje tvrdoće. Postojanje ferita je potvrđeno korišćenjem Fisher feritoskopa (tabela 6).

Tabela 6: Određivanje sadržaja ferita pomoću FISHER feritskopa na epruvetama od 301LN C850 i C1000

Table 6: Ferrite content determination by a FISHER Ferritescope. Specimens 301LN C850 and C1000

Sadržaj ferita stvorenog na vršnoj temperaturi, (%) 301LN

1300°C 1350°C

C1000 0.33 1.45



a) b)

c)

Slika 9: Mikrostruktura 301LN C1000 zagrejanog do vršnih temperatura a) 900 °C, b) 950 °C, c) 1000 °C Figure 9: Microstructure of 301LN C1000 heated to peak temperature of a) 900 °C, b) 950 °C, c) 1000 °C

a) b)

c) d)

Slika 10: Mikrostruktura simuliranih epruveta (301LN C1000), ∆t8/5=1.71 (hlađenje na vazduhu) a) Tp=1100 °C, b) Tp=1200 °C, c) Tp=1300 °C, d) Tp=1350 °C

Figure 10: Microstructure of simulated specimens (301LN C1000), ∆t8/5=1.71 (air cooling) a) Tp=1100 °C, b) Tp=1200 °C, c) Tp=1300 °C, d) Tp=1350 °C



METALOGRAFSKA ANALIZA ZAVARENIH SPOJEVA

TIG zavareni elementi – zavar na limu Makrofotografije zavarenih elemenata automatskim TIG-om (zavar na limu) prikazane su na slici 3 (a i b). Razlika u širini i dubini penetracije može se uočiti zavisno od parametara zavarivanja, odn. unete toplote. Merenja tvrdoće su sprovedena duž oba spoja (gusenice). Zato što ne postoji bitna razlika u unetoj toploti, nema ni značajne razlike u vrednostima tvrdoće. Takođe, tvrdoća metala šava i ZUT-a u blizini linije stapanja je skoro ista, ali sa povećanjem rastojanja od linije stapanja vrednosti tvrdoće postaju veće. Prikaz različitih oblasti ZUT-a zavarenih spojeva (spoj IIb; Q = 235 J/mm) dat je na slici 11(a-d). Postignuta struktura u ZUT-u upoređena je sa strukturom

simulirane epruvete. Deo metala šava, granica stapanja i ZUT u blizini linije stapanja, mogu se videti na slici 11a. Poređenjem mikrostrukture ZUT-a i mikrostrukture na simuliranim epruvetama mogu se izvući sledeći zaključi: Austenitna zrna blizu linije stapanja su finija (vršna temperatura 1350 °C), a stvaranje delta ferita se može videti i u saglasnosti je sa rezultatima simulacije zavarivanja. Temperaturna oblast ZUT-a, na ovoj slici, je između linije stapanja i 1300 °C (najgrublja austenitna zrna). Manja veličina austenitnih zrna može se uočiti sa povećanjem rastojanja od linije stapanja na slikama 11b, koja odgovara približno temperaturi od 1200 °C. Fina rekristalizovana zrna mogu se videti na slikama 11 c i 11 d. Vršne temperature na ovim slikama su u opsegu 1000-1100 °C. Slične mikrostrukture nađene su na simuliranim epruvetama, što znači da su parametri simulacije odgovarali parametrima zavarivanja.

a) b)

c)

d)

Slika 11: (a-d). Mikrostruktura TIG zavara na limu 301LN (C1000) a) 1300-1350 °C, b) 1250 °C, c) 1200 °C, d) 1100 °C

Figure 11: (a-d). Microstructure of TIG bead-on-plate 301LN (C1000) a) 1300-1350 °C b) 1250 °C, c) 1200 °C, d) 1100 °C

Laserski zavareni elementi Metalografska analiza epruvete 17, zavarene sa najvećim unosom toplote, jasno pokazuje prisustvo skoro svih istih mikrokonstituenata kao kod TIG

zavarenih elemenata. Ali širina ZUT i njenih delova su različite (mnogo uža) zbog manje unete toplote pri laserskom zavarivanju. Mikrostrukture ZUT-a (epruveta 17) prikazane su na slici 12 (a i b). Treba zapaziti da je širina zone transformacije ferita kraća i da je grubo zrno



manje u poređenju sa ZUT-om kod TIG zavarenih spojeva (slika 11 a). Na slici 12 b prikazan je netransformisani osnovni materijal, odnosno termomehanički valjan čelik 301LN C1000 na desnoj strani slike. Početak i progress rekristalizacije se jasno vidi na levoj strani slike. Prema očekivanjima, potvrđeno je da su parametri laserskog zavarivanja krucijalni faktor u postizanju mikrostrukture laserskih zavarenih elemenata. Promena parametara zavarivanja u poređenju sa epruvetama 17 preko povećanja brzine zavarivanja

epruvete 20, ili smanjenjem dužine fokusa na epruveti 37 i posebno oba parametra na epruveti 40 (slika 13) drastično menjaju mikrostrukturu ZUT-a. Kao što se može videti sa slike 13, transformacija ferita se ne može ustanoviti, veličina zrna je vrlo fina i ukupna ZUT je vrlo uska. Ovo potrvđuje predviđanje da je lasersko zavarivanje, zbog vrlo malog unosa toplote, važan postupak zavarivanja konstrukcionih elemenata sa ciljem sprečavanja deformacija uzrokovanih unosom toplote pri zavarivanju.

a) b)

Slika 12: (a-b) Mikrostruktura laserski zavarenog elementa, epruveta 17, 301LN (C1000) Figure 12: (a-b). Microstructure of laser weldment, specimen 17, 301LN (C1000)

Slika 13: Mikrostruktura laserski zavarenog elementa 301LN (C1000), epruveta 40 Figure 13: Microstructure laser weldments 301LN (C1000), specimen 40

ZAKLJUČAK

Kod hladno valjanih austenitnih nerđajućih čelika (ovde tip 301LN), identifikovano je nekoliko specifičnih metalurških fenomena, koji se javljaju pri određenim temperaturama. Fenomeni i njihove odgovarajuće temperature su:

- stvaranje delta-ferita na 1350 °C - najgrublje zrno na 1300 °C

- rekristalizacija skoro završena na 1000 °C - izraženi rast austenitnog zrna iznad 1100 °C - delimična rekristalizacija na 950 °C (C1000). - početak rekristalizacije 900 °C

Mikrostrukture simuliranih epruveta i ZUT-a TIG zavara na limu su uglavnom identične. Mikrostruktura laserski zavarenih elemenata jako zavisi od parametara zavarivanja (snaga lasera, brzina zavarivanja i dužina fokusa).



LITERATURA

[1] L.P. Karjalainen, T. Taulavuori, M. Sellman, A. Kyrolainen; Some Strengthening Methods for Austenitic Stainless Steels, steel research int. 79 (2008) No. 6

[2] P-J. Cunat, T. Pauly: Stainless steel as a competitor to light material for building and automotive applications. Proc. of the 4th European Stainless Steel Science and Market Congress, 2002, Paris, France, p.10.

[3] R. Andersson, E. Schedin, C. Magnusson, J. Ocklund, A. Persson: Stainless steel components in automotive vehicles. Proc. of the 4th European Stainless Steel Science and Market Congress, 2002, Paris, France, p.57.

[4] C. Greisert: Strain-induced formation of martensite during forming and springback behaviour of annealed and hard cold-rolled stainless steel grades EN 1.4301 and EN 1.4318, PhD Thesis, RWTH Aachen, Helsinki University of Technology, 2004.

[5] Pierre-Jean Cunat; EUROINOX Stainless steel properties for structural automotive applications, Euro Inox, Metal Bulletin Internaitonal Automotive Materials Conference, Cologne, 21st to 23rd June 2000

[6] Austral Wright Metals, Stainless Steel UNS S30100, Austral Bronze Crane Copper Limited ACN 008 466 840

[7] John C. Tverberg, P.E, The Role of Alloying Elements on the Fabricability of Austenitic Stainless Steel, Metals and Materials Consulting Engineers Mukwonago, Wisconsin,

[8] I. Tamura; Deformation-induced martensitic transformation and transformation-induced plasticity in steels, Metal Science, Volume 16, Number 5, May 1982, pp. 245-253(9)

[9] W. Ozgowicz, A. Kurc; Structure and properties of forming austenitic X5CrNi18-9 stainless steel in a cold working , Journal of achievements in materials and manufacturing engineering, Vol 33, Issue 1, March 2009

[10] Lamineries Matthey SA; Steel 1.4301, Issue 3.01 - 2006/08

[11] Paulo Maria de O. Silva, Hamilton Ferreira G. de Abreu, Victor Hugo C. de Albuquerque, Pedro de Lima Neto and João Manuel R.S. Tavares, Cold deformation effect on the microstructures and mechanical properties of AISI 301LN and 316L stainless steels, Materials & Design Volume 32, Issue 2, February 2011, Pages 605-614

[12] Hamilton Ferreira Gomes de Abreua, Sheyla Santana de Carvalhoa, Pedro de Lima Netoa, Ricardo Pires dos Santosa, Válder Nogueira Freirea, Paulo Maria de Oliveira Silvab, Sérgio Souto Maior Tavares; Deformation Induced Martensite in an AISI 301LN Stainless Steel: Characterization and Influence on Pitting Corrosion Resistance, Materials Research, Vol. 10, No. 4, 359-366, 2007

[13] S. Schuberth, E. Schedin, T. Frohlich, E. Ratte, Next generation vehicle –engineering guidelines for stainless steel in automotive applications

[14] S. Rajasekhara, L.P. Karjalainen A. Kyrolainen, Microstructure evolution in nano/submicron grained AISI 301LN stainless steel, Materials Science and Engineering A 527 (2010) 1986–1996

[15] Engstrom . Westing; Efect of post-weld straining on temper-rolled austenitic stainless steel welds, Welding in the world 2008 52(1-2), pp. 87-99

[16] Feramuz Karcı, Ramazan Kacar, Suleyman Gunduz; The effect of process parameter on the properties of spot welded cold deformed AISI304 grade austenitic stainless steel, Journal of Materials Processing Technology 209 (2009) 4011–4019

[17] Pentti Karjalainen, Tapio Oikarinen, Mahesh Somani, and Antero Kyröläinen, Softening of Temper-Rolled Austenitic Stainless Steels in Welding Fifteenth International Conference & Exhibition on the Joining of Materials (JOM-15) May 3 - 6, 2009, Helsingør( Elsinore)-Denmark

[18] Standard Cr-Ni-Mo Stainless Steel, www.outokumpu.com/stainless

Članstvo u strukovnoj asocijaciji DUZS je referenca za Vaš profesionalni status Članarina za 2011. godinu je 3500,00 dinara

Uplatom članarine stičete pravo na GRATIS godišnje izdanje časopisa "ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE"

Tekući račun DUZS: 355-1025530-87

Informacije

+ 381 (11) 2850-794 (10-16 h)

[email protected]

determination of characteristic microstructures in ... · nauka∗istraŽivanje∗razvoj...

Documents