اثر حرارت ورودي بر ريزساختار و خواص مكانيكي مقطع جوش ورق فولاد فوق مستحكم كم آلياژ در شرايط كوئنچ و بازپخت شده (4340AISI)

Effect of heat input on the microstructure and mechanical properties of the high strength and low alloy steel welded joint in quenched and tempered condition (AISI 4340)

در اين پژوهش اثر تغييرات حرارت ورودي بر ريزساختار و خواص مكانيكي مقطع جوش ورق فولادي از گريد فوق مستحكم كم آلياژ را در شرايط كوئنچ و تمپر شده (AISI4340) بررسي مي شود. جوشكاري توسط فرايند دستي GTAW و با استفاده از فيلر كم كربن و با اعمال عمليات حرارتي پيشگرم و تنش زدايي انجام شد. نتايج ماكروگرافي نشان داد كه با افزايش حرارت ورودي، ضمن گسترده شدن ناحيه HAZ ، موجب رشد اندازه دانه هاي آستنيت اوليه مي شود. ريزساختار جوش شامل فازهاي مارتنزيت و فريت است و با افزايش حرارت ورودي ميزان كسر حجمي فريت افزايش مي يابد. بدليل كاهش سرعت سرد شدن موفولوژي فريت به سوزني تغيير مي كند، ريزساختار مارتنزيت به همراه بينيت بلوكي شكل در منطقه HAZ مشاهده مي شود. سختي منطقه HAZ با افزايش حرارت ورودي كاهش مي يابد. با افزايش حرارت ورودي، استحكام كششي از MPa 1078 تا 970 كاهش مي يابد. علاوه بر اين، انرژي ضربه با افزايش حرارت ورودي در منطقه جوش افزايش مي يابد و در HAZ كاهش مي يابد. بنابراين ، براي دست يابي به خواص مكانيكي بهينه در مقاطع جوشكاري سازه هاي كوئنچ و بازپخت شده، استفاده از فيلر كم كربن به همراه حرارت ورودي كم موثر است.

This research deals with the effect of heat input on microstructure and mechanical properties of a sheet welded joints made of low alloy quenched and tempered steel (AISI 4340). Samples were prepared by manual gas tungsten arc welding (GTAW) with the low carbon consumable and also pre and post-weld heat treatment has been applied. Macro etch analysis showed that as the heat input increases, the HAZ area widespread. Indeed, the primary austenite grain phase grows up. The microstructure of HAZ consists of bainite and different ferrite morphology. The martensite and ferrite can be seen in the weld section. The volume fraction of ferrite increases as heat input increases. Furthermore, the ferrite morphology changes to acicular ferrite due to reduced cooling rate in the weld. Tensile strength decreases from 1078 Mpa to 970 Mpa correlatively coarsening in the heat-affected zone. Impact energy results vary with heat input correspondingly, the toughness increases in the weld and was reduced in HAZ. However, for conclusion, improved mechanical properties of the weld joints were achieved using low heat input and low carbon consumable.