بررسي رابطه سختي هال پچ در ناحيه همزده جوش‌هاي همزن اصطكاكي فولاد كربني و فولاد زنگ‌نزن آستنيتي

Investigation of hardness Hall-Petch relationship in the stir zone of fiction stir welds between austenitic stainless steel and plain carbon steel

جوشكاري همزن اصطكاكي، روشي نوين و موثر براي جوشكاري بسياري آلياژهاي داراي مشكل جوشكاري و همچنين براي اتصال آلياژهاي غير همجنس مي باشد. در تحقيق حاضر، جوشكاري همزن اصطكاكي براي اتصال غيرهمجنس لب به لب فولاد كم كربن st37 به فولاد زنگ نزن آستنيتي 304 در سرعت هاي چرخشي مختلف استفاده شده است. نتايج بررسي هاي آزمايشگاهي نشان داد كه ناحيه همزده در فولاد 304 شواهد وقوع بازبلوري پويا را به همراه چگالي متوسطي از نابجايي ها را در خود دارد. ناحيه همزده در فولاد st37 اگرچه در معرض بازبلوري قرار گرفته ولي وقوع استحاله آلوتروپي در حين سرد شدن فولاد پس از جوشكاري، شواهد وقوع بازبلوري را از بين مي برد و ريزساختاري حاوي عمدتاً فريت و پرليت ريز باقي مي گذارد. رابطه سختي و ريزساختار از طريق رابطه هال-پچ سختي براي نواحي همزده در هر دو فولاد بررسي گرديد. نتايج برازش به روش حداقل مربعات وزني نشان داد كه سختي متوسط نواحي همزده هر دو فولاد طبق رابطه هال-پچ با اندازه دانه، رابطه معكوس دارد. سختي نواحي همزده و فلز پايه فولاد 304 روي يك خط هال-پچ قرار نمي گيرد كه اين موضوع را مي توان به وجود نابجايي هاي نسبتاً بيشتر ناشي از بازبلوري پويا در نواحي همزده مربوط دانست.

Friction stir welding is a new and effective method for joining the alloys with welding problems and also for the dissimilar alloys. In the present study, friction stir welding is used to join st37 low carbon to 304 stainless steel plates at different tool rotation speeds. The stir zone in the 304 steel shows evidence of dynamic recrystallization with a moderate dislocation density. The stir zone in the st37 steel appears to experience dynamic recrystallization too, although the allotropic transformation during cooling cycle of the welds removes the features of dynamic recrystallization and produces a fine ferrite-pearlite microstructure with a low dislocation density. The relationship between hardness and microstructure is investigated through Hall-Petch equation for the stir zone of both steels. The results of weighted least-squares fit also show that the average hardness of austenite in the 304 steel and ferrite in the st37 steel inside the stir zones has a reverse relation with hardness according to the Hall-Petch equation. The hardness of the base metal and the stir zones of 304 steel does not stand on a same Hall-Petch line that can be attributed to the relatively higher dislocations due to the dynamic recrystallization of stir zones.