جستجو در تالارهای گفتگو

مقدمه فولادهای ماریجنینگ فولادهای پر آلیاژ-کم کربن-آهن و نیکل با ساختار مارتنزیتی هستند که دارای ترکیبی عالی از استحکام و تافنسی به مراتب بالاتر از فولادهای پر کربن کوینچ شده می باشند. این فولادها دو کاربرد بحرانی و متمایز فولادهای کربن آبداده که استحکام بالا و تافنس و انعطاف پذیری خوب مورد نیاز است را دارا میباشد . فولادهای کربنی آبداده استحکامشان را از مکانیسمهای تغییر فاز و سخت گردانی بدست میآورند. (مثل شکل گیری مارتنزیت و بینیت) و این استحکام پس از رسوب گیری کاربیدها در طول مدت تمپر کردن بدست می آید. در مقایسه فولادهای ماریجینگ استحکامشان را از شکل گیری یک فولاد مارتنزیتی کم کربن انعطاف پذیر و سخت آهن و نیکل به دست می آورند که می توانند بوسیله رسوب گیری ترکیبات بین فلزی در طول مدت پیرسختی استحکام بیشتری داشته باشند. دوره ماریجینگ بر اساس پیرسختی ساختار مارتنزیتی وضع شده است. متالورژی فیزیکی اشاره شد که استحکام و تافنس خوب فولادهای ماریجینگ به وسیله پیر سختی یک ساختار مارتنزیتی کم کربن بسیار انعطاف پذیر با استحکام نسبتا خوب بدست میآید. در حین پیرسازی ساختار مارتنزیتی هدف توزیع یکنواخت رسوبات بین فلزی است که باعث تقویت بافت مارتنزیتی می شود. یکی دیگر از هدفهای اصلی در مدت پیر سازی فولادهای ماریجینگ، کم کردن یا حذف کردن برگشت فاز نیمه پایدار مارتنزیت به آستنیت و فریت است. شکل گیری مارتنزیت مارتنزیت فولادهای ماریجینگ معمولا مکعب مرکز دار (bcc ) کم کربن است که این مارتنزیت شامل چگالی بالای نابجایی می باشد اما نه به صورت دوقلویی. در حین سرد شدن بعد از تابکاری انحلالی، آستنینت fcc به وسیله بازگشت برشی کم نفوذ به ساختارهای متعادل تجزیه و به ساختار bcc تبدیل می شود. این تبدیل آستنیت به مارتنزیت ناپایدار اتفاق نمی افتد تا دمای شروع مارتنزیت (Ms) به دست آید و دمای شروع مارتنزیت باید به اندازه کافی بالا باشد بنابراین یک تبدیل کامل به مارتنزیت قبل از خنک شدن فولاد تا دمای اتاق اتفاق می افتد. در بیشتر انواع فولادهای ماریجینگ، دمای شروع مارتنزیت حدود 200 تا 300 درجه سانتیگراد است و در دمای اتاق به طور کامل مارتنزیت هستند. ساختار مارتنزیت به دست آمده در فولاد ماریجینگ نسبتا سخت و فوق العاده انعطاف پذیر می باشد. عناصر آلیاژی دمای شروع مارتنزیت را بطور قابل ملاحظه ای تغییر می دهد اما تغییر مشخصه این استحاله به مقدار زیادی بستگی به سرعت سرد شدن دارد. اغلب عناصرآلیاژی اضافه شده در فولادهای ماریجینگ (به استثناء کبالت) درجه حرارت شروع مارتنزیت را کاهش می دهند. یکی از دو نوع ممکن مارتنزیت که در سیستم آلیاژی آهن- نیکل ممکن است شکل بگیرد بستگی به مقدار نیکل در ماده مورد بررسی دارد. در فولادهای شامل 25 درصد نیکل، مارتنزیت لایه ای و بالای 25 درصد مارتنزیت دو قلویی داریم. مطالعه بر روی آلیاژهای ماریجنیگ آهن – 7 درصد کبالت، 5 درصد مولیبدن و 0.4 درصد تیتانیم و شامل مقادیر متفاوت نیکل نشان می دهد که یک ساختار مارتنزیتی لایه ای با مقادیر نیکل بیش از 23 درصد بدست می آید. اگر چه مقادیر نیکل بیش از 23 درصد شکل گیری مارتنزیت دو قلویی را نتیجه داده است. معمولا یک ساختار مارتنزیتی لایه ای در فولادهای ماریجینگ ترجیح داده می شود، زیرا در مدت پیر سازی این ساختار سخت تر از یک ساختار مارتنزیتی دو قلویی است.

تعريف: دمای بين پاسی عبارتست از دمای قطعه در ناحيه جوشکاری درست قبل از اعمال پاس دوم و يا بين هر دو پاس متوالی. در عمل حداقل دمای بين پاسی اغلب برابر است با دمای پيشگرم قطعه٫ هرچند که طبق تعريف اين مورد الزامی نميباشد. اهميت دمای بين پاسی: اهميت دمای بين پاسی از نظر تاثير بر خواص مکانيکي و ميکروساختار قطعه٫ اگر بيشتر از اهميت دمای پيشگرم نباشد از آن کمتر هم نيست. بعنوان مثال استحکام تسليم و استحکام کششی فلز جوش تابعی از دمای بين پاسی ميباشند. مقادير بالای دمای بين پاسی باعث کاهش استحکام فلز جوش ميشود. علاوه بر اين دماهای بين پاسی بالا اغلب باعث بهبود خواص ضربه و تافنس جوش ميشود. هرچند که در صورت افزايش اين دما به بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتيگراد اين اثر عکس خواهد شد. حداکثر دمای بين پاسی: هنگامی که دستيابی به خواص مکانيکی مشخصی در فلز جوش مد نظر باشد٫ کنترل حداکثر دمای بين پاسی اهميت ويژه ای ميابد. درصورتيکه طراح حداقل استحکام را برای قطعه ای که ممکن است در اثر شرايط جوشکاری به دماهای بين پاسی بالايی برسد٫ مشخص کرده باشد٫ بايد حداکثر دمای بين پاسی نيز تعيين گردد. در غير اينصورت ممکن است استحکام جوش بشدت کاهش يابد. کنترل حداکثر دمای بين پاسی همچنين در جوشکاری فولادهای کونچ و تمپر شده (مانند A514 ) نيز اهميت خاصی دارد. بدليل اينکه عمليات حرارتی خاصی روی اين فولادها اجرا شده است٫ دمای بين پاسی بايد در محدوده مجاز کنترل شود تا به خواص مکانيکی مورد نظر در فلز جوش و HAZ دست يابيم. البته کنترل حداکثر دمای بين پاسی در همه موارد الزامی نيست. در مورد فلزات حساس٫ حداقل دمای بين پاسی بايد به حد کافی باشد تا از ايجاد ترک جلوگيری نمايد٫ در حاليکه حداکثر دمای بين پاسی نيز جهت دستيابی به خواص مکانيکی مناسب بايد کنترل شود. برای رسيدن به يک تعادل بين ايندو٫ پارامترهای زير نيز بايد مد نظر قرار گيرد: زمان بين اعمال پاسها٫ ضخامت فلز پايه٫ دمای پيشگرم٫ شرايط محيطی٫ خصوصيات انتقال حرارت و حرارت ورودی حين جوشکاری. برای مثال جوشهايی با سطح مقطع کوچکتر طبيعتا دمای بين پاسی را افزايش ميدهند. بدين صورت که با ادامه عمليات جوشکاری دمای قطعه بدليل انتقال حرارت کمتر٫ بطور مداوم افزايش ميابد. بعنوان يک قانون کلی اگر سطح مقطع جوش کمتر از ۱۳۰ سانتيمتر مربع باشد٫ دمای بين پاسی در اثر اعمال هر پاس ( درصورت ثابت بودن سرعت عمليات ) افزايش ميابد. در حاليکه اگر سطح مقطع بيشتر از ۲۶۰ سانتيمتر مربع باشد٫ دمای بين پاسی در صورت عدم وجود منبع حرارتی ديگری٫ در خلال جوشکاری کاهش ميابد. اندازه گيری و کنترل دمای بين پاسی: يک روش پذيرفته شده برای کنترل دمای بين پاسی استفاده از دو شمع حرارتی يکی با دمای ذوبی برابر با حداقل دمای بين پاسی يا دمای پيشگرم و ديگری با دمای ذوبی برابر با حداکثر دمای بين پاسی ميباشد. جوشکار ابتدا ناحيه اتصال را گرم ميکند تا زمانی که شمع حرارتی اول ذوب شده و رسيدن به دمای پيشگرم را تاييد کند. پس از اينکه قطعه به دمای پيشگرم رسيد پاس اول اجرا ميشود. درست قبل از اعمال پاس دوم ( و پاسهای بعدی) حداقل و حداکثر دمای بين پاسی توسط شمعهای حرارتی در محلهای مناسب کنترل ميشود. بدين صورت که شمع اولی (با دمای ذوب کمتر) بايد ذوب شود (نشاندهنده رسيدن به حداقل دمای بين پاسی) در حاليکه شمع دوم ( با دمای ذوب بيشتر) نبايد ذوب شود ( نشاندهنده عدم عبور دمای بين پاسی از حداکثر تعيين شده). اگر شمع حرارتی مربوط به دمای ذوب کمتر ذوب نشود بايد حرارت بيشتری به قطعه اعمال گردد و درصورتيکه شمع حرارتی مربوط به دمای بيشتر ذوب شود بايد قطعه در هوای محيط به آهستگی سرد شود تا حدی که ديگر شمع دمای بالاتر ذوب نشده ولی شمع اولی ذوب شود. در اين هنگام ميتوان پاس بعدی را اعمال کرد. محل اندازه گيری دمای بين پاسی: محل اندازه گيری دمای بين پاسی در استانداردها مشخص شده است. بعنوان مثال در AWS D 1.1 و AWS D 1.5 چنين آمده که دمای بين پاسی بايد در فاصله ای حداقل برابر با ضخامت قطعه ضخيمتر ( اما نه کمتر از ۳ اينچ يا ۷۵ ميليمتر) در تمامی جهات از نقطه جوشکاری٫ اندازه گيری شود. اين حالت برای اندازه گيری حداقل دمای بين پاسی قابل درک است. اما وقتی کنترل حداکثر دمای بين پاسی نيز ضروری باشد٫ دمای ناحيه مجاور جوش ممکن است بسيار بالاتر از حد مشخص شده باشد. در اين حالت بهتر است دما در فاصله يک اينچی از کناره گرده جوش ( Weld Toe ) اندازه گيری شود. در موارد ديگری نيز صنايع خاص دستورالعملهای مخصوص به خود را دارند. بعنوان مثال در صنايع کشتی سازی٫ دمای بين پاسی معمولا در فاصله يک اينچی از کناره گرده جوش و در ۳۰۰ ميليمتر اول از نقطه آغاز جوشکاری اندازه گيری ميشود. در اين حالت خاص پيشگرم از طرف مقابل محل اندازه گيری اعمال ميشود تا از پيشگرم شده کامل ضخامت قطعه اطمينان حاصل شود. نظرات ديگری نيز در مورد محل اندازه گيری دمای بين پاسی وجود دارد که بيشتر تجربی هستند. در مجموع همان فصله يک اينچی از کناره گرده جوش روش مناسبی بنظر ميرسد. منبع