Gaz metal ark kaynağı ile birleştirilen aısı 304 östenitik paslanmaz çelik levhaların içyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Östenitik paslanmaz çelikler düşük sıcaklıklarda bile şekil verilebilme, üstün mekanik özellikler ve yüksek korozyon dayanımı gibi oldukça iyi özelliklere sahiptir. Tüm paslanmaz çelikler arasında en fazla üretilen östenitik çeliklerdir ve östenitik paslanmaz çelikler arasında da en yaygın kullanılan AISI 304 kalitedir. Bu çelikler kimya ve petro-kimya sanayi, gıda işleme sanayi, makine ve imalat sanayi, dişçilik ve tıbbi cihazlar, mutfak gereçleri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Ancak, bu çeliklerin ergitme kaynağında ısıdan etkilenmiş bölgede karbür çökelmesi, kaynak dikişinde sıcak çatlama ve kırılgan sigma fazı oluşumu kaynak bölgesinde aşırı mukavemet kaybı gibi problemlerle karşılaşılmaktadır. Ark kaynağında söz konusu olan aşırı ısı girdisi bu problemlerin oluşumunu daha da artırmaktadır. Dolayısıyla, bu alaşımların başarılı bir şekilde ticari ergitme kaynakları ile kaynaklanabilir olması oldukça önemlidir. Bu çalışmanın amacı AISI 304 östenitik paslanmaz çelik levhaların gaz metal ark kaynağında ısı girdisinin kaynak bölgesindeki içyapı oluşumuna ve kaynaklı bağlantının mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesidir. Buna yönelik, 5 mm kalınlığındaki AISI 304 östenitik paslanmaz çelik levhalar farklı ısı girdisi kullanılarak birleştirilmiştir. Kaynaklı levhaların kaynak bölgesindeki içyapılar ve mekanik özellikleri detaylı optik mikroskop çalışmaları, mikrosertlik ölçümleri, çekme ve bükme deneyleri ile incelenmiştir. Böylece, bu çeliklerin gaz metal ark kaynağında hatasız kaynaklı bağlantı elde etmek için gerekli optimum ısı girdisi belirlenmeye çalışılmıştır.

Austenitic stainless steels exhibit very good properties such as very good formability even at low temperatures, good mechanical properties and high corrosion resistance. Austenitic steels are the grades which are produced the most in quantity among all stainless steels and AISI 304 is the most widely used grade among the austenitic stainless steel grades. They are used widely in several industries such as chemistry and petro-chemistry industries, food processing industry, machinery and manufacturing industry, medical and dental equipments and kitchenware. However, several difficulties such as carbide precipitation along the grain boundaries in heat affected zone, and hot cracking and formation of brittle sigma phase in the fusion zone are encountered in fusion joining of these steels. High heat inputs involved in arc welding may even increase the occurrence of these problems. Thus, successful joining of these alloys using conventional fusion welding methods is rather important. This study aims at investigating the influence of heat input on microstructural evolution in the weld region and the mechanical properties of the welded joints in gas metal arc welding of AISI 304 austenitic stainless steel plates. For this purpose, AISI 304 austenitic steel plates with a thickness of 5 mm were joined using different heat input values. The microstructures in the weld region and mechanical properties of the welded plates were investigated by detailed optical microscopy investigations, micro-hardness measurements, tensile and bending tests. Thus, it was attempted to determine the optimum heat input required for obtaining sound welded joints in gas metal arc welding of these steels.