AISI 304 / AISI 1010 Kaynaklı Numunelerin SEM Analizleri

AISI 304/AISI 1010 numunelerinin 2000 W kaynak gücü, 100 cm/dk ilerleme hızı ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerinde, AISI 430/AISI 1010 kaynaklı numunelere göre dikiş bölgesinin ısının kaynak bölgesine yavaş ve düzenli girmesi sonucunda daha fazla homojen ve geniş bir ITAB bölgesine sahip olduğu görülmektedir. Kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da çok az miktarda tane irileşmesinin olduğu ve daha sonra yapının tamamen küçük taneli homojen bölgeye dönüştüğü görülmektedir. İrileşme olan noktalarda, kalıntı ısı ile az oranda tavlama etkisi ortaya çıkmıştır (Şekil 7.20).

Şekil 7.20 AISI 304/AISI 1010 (2000-100-Argon) numunesinin SEM fotoğrafı.

Helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde ise; AISI 430/AISI 1010 kaynaklı numunelere göre daha iyi bir nüfuziyet elde edilmiş olup, tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun argon altında yapılan birleştirmelere göre kaynak işleminde kalıntı ısıya bağlı tavlama etkisi azaldığından, hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği görülmektedir. Her iki tarafta da gerek kaynak bölgesi ve gerekse ana malzemeler açısından herhangi deformasyon söz konusu değildir. Hem argon hem de helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde, kaynak dikişinde tanelerin katılaşmanın ilk önce başladığı dikiş kenarından itibaren önce yatay pozisyonda, daha sonra dikişin iç kesimlerine doğru dikey pozisyonda ilerleyerek katılaşmanın homojen bir şekilde meydana geldiği görülmektedir (Şekil 7.21).

2000 W kaynak gücü, 200 cm/dk ilerleme hızı ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerinde, kaynak dikişinin ve ITAB’ın AISI 430/AISI 1010 kaynaklı numunelere ve 100 cm/dk ilerleme hızında birleştirilen numuneye göre biraz daha inceldiği, kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da meydana gelen tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun argon altında yapılan birleştirmelere göre hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği ve daha sonra yapının tamamen küçük taneli homojen bölgelere dönüştüğü görülmektedir. Her iki tarafta da ana malzemenin içyapısında herhangi bir deformasyonun meydana gelmediği belirlenmiştir (Şekil 7.22).

Şekil 7.22 AISI 304/AISI 1010 (2000-200-Argon) numunesinin SEM fotoğrafı.

Helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde ise; daha iyi bir nüfuziyet elde edilmiş olup, tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun argon altında yapılan birleştirmelere göre, helyumun özgül ağırlığının havaya göre daha az oluşu ve kaynak esnasında oluşan ısıyı birlikte sürüklemesi, helyumun ısıl iletkenliğinin argon gazına göre yüksek olmasından dolayı kaynak dikişinin hızlı soğumasına bağlı olarak tane irileşmesinin küçük miktarda meydana geldiği görülmektedir (Şekil 7.23).

Şekil 7.23 AISI 304/AISI 1010 (2000-200-Helyum) numunesinin SEM fotoğrafı.

2000 W kaynak gücü, 300 cm/dk ilerleme hızı ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerinde metalografik açıdan bakıldığında kaynak dikişinin ve ITAB’ın genişliğinin 100-200 cm/dk ilerleme hızlarında yapılan birleştirmelere göre artan ilerleme hızına bağlı olarak biraz daha inceldiği, kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da meydana gelen tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun, koruyucu gaz olan helyumun özelliklerine bağlı olarak argon altında yapılan birleştirmelere göre hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği ve daha sonra yapının tamamen küçük taneli homojen bölgelere dönüştüğü görülmektedir (Şekil 7.24).

Helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde ise; AISI 430/AISI 1010 kaynaklı numunelere ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelere göre daha iyi bir nüfuziyet görünümü elde edilmiş olup, tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği görülmektedir. Her iki tarafta da gerek kaynak bölgesinde ve gerekse ana malzemelerde herhangi bir deformasyon söz konusu değildir. Hem argon hem de helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde, kaynak dikişinde tanelerin katılaşmanın ilk önce başladığı dikiş kenarından itibaren; önce yatay pozisyonda, daha sonra dikişin iç kesimlerine doğru dikey pozisyonda ilerleyerek katılaşmanın homojen bir şekilde meydana geldiği görülmektedir (Şekil 7.25).

Şekil 7.25 AISI 304/AISI 1010 (2000-300-Helyum) numunesinin SEM fotoğrafı.

AISI 304/AISI 1010 numunelerinin, 2000 W kaynak gücünde, 100-200-300 cm/dk ilerleme hızlarında ve argon/helyum koruyucu gaz atmosferlerinde yapılan birleştirmelerinde mikrosertlik analizleri açısından bakıldığında; sertlik miktarının krom atomlarının karşılıklı difüzyonları sonucunda dikiş bölgesine doğru hızla yükseldiği daha sonra ana malzemenin sertlik değerine düştüğü görülmektedir. Artan ilerleme hızına bağlı olarak sertlik değerinin düştüğü görülmektedir. ITAB bölgesinde sertlik değerinin, dikiş bölgesindeki sertlik değeri ile yaklaşık olarak aynı değerde olduğu dikkat çekmektedir. Bunun nedeninin AISI 304 ostenitik paslanmaz çelik tarafından AISI 1010 düşük karbonlu çelik tarafına doğru difüzyona uğrayan krom atomları geçişinin neden olduğu düşünülmektedir. Argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerin mikrosertlik değerlerinin, soğuma hızı daha yavaş olduğu için helyum altında yapılan birleştirmelere

göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir (Şekil 7.26 a-b).

(a) (b)

Şekil 7.26 AISI 304/AISI 1010 (2000 W) a) Argon b) Helyum numunelerinin mikrosertlik grafikleri

2250 W kaynak gücü, 100 cm/dk ilerleme hızı ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerinde, kaynak dikişinin ve ITAB’ın genişliğinin 2000 W kaynak gücünde yapılan birleştirmelere göre artan enerji girdisine bağlı olarak biraz daha genişlediği, kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da meydana gelen tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği ve daha sonra yapının tamamen küçük taneli homojen bölgelere dönüştüğü görülmektedir. Her iki tarafta da ana malzemede herhangi bir deformasyonun meydana gelmediği görülmektedir. Bunun da yüksek ısı girdisi ve yavaş soğuma etkisi altında bulunan tanelerin yeniden kristalleşmesi sonucunda ortaya çıktığı düşünülmektedir (Şekil 7.27).

Helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde ise; daha iyi bir nüfuziyet elde edilmiş olup, tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği görülmektedir. Hem argon hem de helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde, kaynak dikişinde tanelerin katılaşmanın ilk önce başladığı dikiş kenarından itibaren önce yatay pozisyonda, daha sonra dikişin iç kesimlerine doğru dikey pozisyonda ilerleyerek katılaşmanın homojen bir şekilde meydana geldiği görülmektedir (Şekil 7.28).

Şekil 7.28 AISI 304/AISI 1010 (2250-100-Helyum) numunesinin SEM fotoğrafı.

2250 W kaynak gücü, 200 cm/dk ilerleme hızı ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerinde, kaynak dikişinin ve ITAB’ın 100 cm/dk ilerleme hızında birleştirilen numuneye göre biraz daha inceldiği, kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da meydana gelen tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği ve daha sonra yapının tamamen küçük taneli homojen bölgelere dönüştüğü görülmektedir (Şekil 7.29).

Şekil 7.29 AISI 304/AISI 1010 (2250-200-Argon) numunesinin SEM fotoğrafı.

Helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde ise; AISI 430/AISI 1010 kaynaklı numunelere ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelere göre daha iyi bir nüfuziyet elde edilmiş olup, tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği belirlenmiştir. Her iki tarafta da gerek kaynak bölgesi ve gerekse ana malzemeler açısından herhangi bir deformasyon söz konusu değildir. Hem argon hem de helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde, kaynak dikişinde tanelerin katılaşmanın ilk önce başladığı dikiş kenarından itibaren önce yatay pozisyonda, daha sonra dikişin iç kesimlerine doğru dikey pozisyonda ilerleyerek katılaşmanın homojen bir şekilde meydana geldiği görülmektedir (Şekil 7.30).

2250 W kaynak gücü, 300 cm/dk ilerleme hızı ve argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerinde metalografik açıdan bakıldığında kaynak dikişinin 100-200 cm/dk ilerleme hızlarında yapılan birleştirmelere göre biraz daha inceldiği, artan kaynak gücüne bağlı olarak da genişlediği, kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da meydana gelen tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun argon altında yapılan birleştirmelere göre hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği ve daha sonra yapının hızlı soğumaya bağlı olarak tamamen küçük taneli homojen bölgelere dönüştüğü görülmektedir (Şekil 7.31).

Şekil 7.31 AISI 304/AISI 1010 (2250-300-Argon) numunesinin SEM fotoğrafı.

Helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde ise; argon atmosferi altında yapılan birleştirmelere oranla daha iyi bir nüfuziyet elde edilmiş olup, tane irileşmesi ve çatlak oluşumunun hemen hemen yok denecek kadar az miktarda meydana geldiği görülmektedir. Ostenitik paslanmaz çeliğin genleşme katsayısının büyük olması nedeniyle, gerek kaynak bölgesi ve gerekse ana malzemeler açısından herhangi deformasyon ve çatlak oluşumu söz konusu olmamıştır. Hem argon hem de helyum atmosferi altında yapılan birleştirmelerde, kaynak dikişinde tanelerin katılaşmanın ilk önce başladığı dikiş kenarından itibaren hücresel ve dendritik olarak dikiş merkezine doğru yönlendiği görülmektedir. (Şekil 7.32).

Şekil 7.32 AISI 304/AISI 1010 (2250-300-Helyum) numunesinin SEM fotoğrafı.

AISI 304/AISI 1010 numunelerinin, 2250 W kaynak gücünde, 100-200-300 cm/dk ilerleme hızlarında, argon ve helyum koruyucu gaz atmosferlerinde yapılan birleştirmelerinde mikrosertlik analizleri açısından bakıldığında; sertlik miktarının dikiş bölgesine doğru hızlı soğumaya bağlı olarak hızla yükseldiği, daha sonra ana malzemenin sertlik değerine düştüğü görülmektedir. Artan ilerleme hızına bağlı olarak birim zamanda daha az ısı girdisi olması nedeniyle, sertlik değerlerinin düştüğü görülmektedir. ITAB bölgesinde sertlik değerinin, dikiş bölgesindeki sertlik değeri ile yaklaşık olarak aynı değerde olduğu görülmektedir. Bunun nedeninin AISI 304 ostenitik paslanmaz çelik tarafından AISI 1010 düşük karbonlu çelik tarafına doğru difüzyona uğrayan krom atomları geçişi için gerekli ortam ve sıcaklığın varlığının neden olduğu düşünülmektedir. Argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerin mikrosertlik değerlerinin, soğuma etkisinin daha yavaş olmasından dolayı helyum altında yapılan birleştirmelere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir (Şekil 7.33 a-b).

(a) (b)

Şekil 7.33 AISI 304/AISI 1010 (2250 W) a) Argon b) Helyum numunelerinin mikrosertlik grafikleri.

2500 W kaynak gücünde, 100 cm/dk ilerleme hızında, argon ve helyum atmosferleri altında yapılan birleştirmelerinde, kaynak dikişinin ve ITAB’ın genişliğinin 2000 ve 2250 W kaynak güçlerinde yapılan birleştirmelere göre, daha yüksek enerji ve ısı girdisine bağlı olarak daha çok genişlediği görülmektedir. Kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da meydana gelen tane irileşmesinin de daha çok arttığı ve daha sonra yapının giderek küçük taneli homojen yapıya dönüştüğü görülmektedir (Şekil 7.34 ve 7.35).

Şekil 7.35 AISI 304/AISI 1010 (2500-100-Helyum) numunesinin SEM fotoğrafı.

AISI 304/AISI 1010 numunelerinin 2500 W kaynak gücünde, 200 cm/dk ilerleme hızında ve argon/helyum atmosferleri altında yapılan birleştirmelerinde, kaynak dikiş genişliğinin ve ITAB’ın 2000 ve 2250 W kaynak güçlerinde yapılan birleştirmelere göre artan kaynak gücüne bağlı olarak daha çok genişlediği, ancak artan ilerleme hızına göre ise biraz daha azaldığı ve aynı zamanda dikiş bölgesinde de iri taneli bir katılaşmanın meydana geldiği görülmektedir. Kaynak dikişinin AISI 304 ve AISI 1010 taraflarına doğru ilerledikçe ITAB’da meydana gelen tane irileşmesinin ise artan ilerleme hızına bağlı olarak daha çok arttığı ve yapının giderek küçük taneli homojen yapıya dönüştüğü görülmektedir. Çatlakların artan kaynak gücüne ve ilerleme hızına bağlı olarak AISI 430/AISI 1010 malzeme çiftine göre azaldığı, ancak AISI 304/AISI 1010 numunelerinin 2000-2250 W kaynak güçlerinde ve 100 cm/dk ilerleme hızında yapılan birleştirmelerine göre ise biraz arttığı görülmektedir (Şekil 7.36 ve 7.37).

Şekil 7.37 AISI 304/AISI 1010 (2500-200-Helyum) numunesinin SEM fotoğrafı.

2500 W kaynak gücünde, 300 cm/dk ilerleme hızında, argon ve helyum atmosferleri altında yapılan birleştirmede metalografik açıdan bakıldığında, kaynak dikiş genişliğinin ve ITAB’ın 100-200 cm/dk ilerleme hızında yapılan birleştirmeler ile kıyaslandığında, artan ilerleme hızına göre, azalan birim zamana denk gelen ısı miktarına bağlı olarak biraz daha azaldığı ve aynı zamanda dikiş bölgesinde de, çekirdeklenme etkisi azaldığından iri taneli bir katılaşmanın meydana geldiği görülmektedir. ITAB’da meydana gelen tane irileşmesinin artan ilerleme hızına bağlı olarak daha çok arttığı ve yapının hızlı soğumanın görüldüğü noktalarda giderek küçük taneli homojen yapıya dönüştüğü görülmektedir. Çatlakların 2000 ve 2250 W kaynak güçlerinde yapılan birleştirmelere göre artan kaynak gücüne ve ani soğuma etkilerine bağlı olarak biraz daha arttığı dikkat çekmektedir (Şekil 7.38 ve 7.39).

Şekil 7.38 AISI 304/AISI 1010 (2500-300-Argon) numunesinin SEM fotoğrafı.

Şekil 7.39 AISI 304/AISI 1010 (2500-300-Helyum) numunesinin SEM fotoğrafı.

AISI 304/AISI 1010 numunelerinin, 2500 W kaynak gücünde, 100-200-300 cm/dk ilerleme hızlarında, argon ve helyum koruyucu gaz atmosferlerinde yapılan birleştirmelerinde mikrosertlik analizleri açısından bakıldığında; sertlik miktarının dikiş bölgesine doğru artan soğuma hızına bağlı olarak hızla yükseldiği, daha sonra ana malzemenin sertlik değerine düştüğü görülmektedir. 2000 ve 2250 W kaynak gücünde yapılan birleştirmeler ile kıyaslandığında, artan kaynak gücüne göre ani soğuma etkilerinin artmasına bağlı olarak mikrosertlik değerinin arttığı, ancak artan ilerleme hızına bağlı olarak enerji girdisinin azalmasıyla mikrosertlik değerlerinin daha çok azaldığı

görülmektedir. ITAB bölgesinde sertlik değerinin, ısı iletimi için gerekli zamanın azalması sonucunda dikiş bölgesindeki sertlik değeri ile yaklaşık olarak aynı değerde olduğu belirlenmiştir. Bunun da AISI 304 ostenitik paslanmaz çelik tarafından AISI 1010 düşük karbonlu çelik tarafına doğru difüzyona uğrayan krom atomlarından ve oluşan karbürlerden ileri geldiği düşünülmektedir. Argon atmosferi altında yapılan birleştirmelerin mikrosertlik değerlerinin, azalan soğuma hızına bağlı olarak, helyum altında yapılan birleştirmelere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir (Şekil 7.40 a-b).

(a) (b)

Şekil 7.40 AISI 304/AISI 1010 (2500 W) a) Argon b) Helyum numunelerinin mikrosertlik grafikleri.