• Sonuç bulunamadı

304 PASLANMAZ ÇELİK VE DÜŞÜK KARBONLU ÇELİKLERİN ARK KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE MİKROYAPI-MEKANİK ÖZELLİK İLİŞKİSİNİN İNCELENMESİ

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "304 PASLANMAZ ÇELİK VE DÜŞÜK KARBONLU ÇELİKLERİN ARK KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE MİKROYAPI-MEKANİK ÖZELLİK İLİŞKİSİNİN İNCELENMESİ"

Copied!
11
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

304 PASLANMAZ ÇELİK VE DÜŞÜK KARBONLU ÇELİKLERİN ARK KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE MİKROYAPI-MEKANİK ÖZELLİK

İLİŞKİSİNİN İNCELENMESİ

*Ramazan KAÇAR, Süleyman GÜNDÜZ, Mustafa ACARER ve Bilge DEMİR Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Karabük Teknik Eğitim Fakültesi

Özet : Bu çalışmada, X5CrNi18-10 kalite östenitik paslanmaz çelik ile düşük karbonlu çelik, ark kaynak yöntemiyle birleştirilerek, birleşmenin metalürjik özelliği, çekme dayanımı, sertlik ve kırılma özellikleri incelenmiştir. Birleşmelerde, E2209-15 bazik ve E2209-16 rutil tip dubleks paslanmaz çelik elektrotlar kullanılmıştır. Her iki elektrotla da oldukça dayanımı iyi bağlantılar elde edilmiştir. E2209-15 bazik tip elektrotla elde edilen kaynak bağlantısının çekme dayanımı, E-2209-16 rutil tip elektrotla elde edileninkinden beklenildiği gibi yüksek bulunmuştur. Her iki elektrotla elde edilen kaynak metalinin düşük karbonlu çelik ergime sınırlarında yüksek ısı girdisi ve hızlı soğumadan dolayı sertlikte bir artış gözlenmiştir.

İncelemeler, östenitik paslanmaz çelik- düşük karbonlu çelikler her iki tip elektrot kullanarak kaynak edilebileceğini göstermiştir.

Anahtar kelimeler: Östenitik paslanmaz, düşük karbonlu çelik, çekme dayanımı, sertlik, kırılma.

AN INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES AND FRACTURE SURFACE OF 304 STAINLESS STEEL AND LOW CARBON STEEL

Abstract: The metallurgical characteristics, tensile, hardness and fracture of dissimilar welds between X5CrNi18-10 grade austenitic stainless steel and low carbon steel has been evaluated. E2209-15 basic and E2209-16 rutile type duplex stainless steel electrodes were used to joint this combination, using multipass manual metal arc welding process. Defect free welds were made with each welding consumable. It was found that the tensile strength of weldment, which was produced by basic duplex electrode, was slightly higher than that of rutile type duplex manual metal arc welding electrode as expected. Hardness was increased in both welds made with both rutile and basic duplex electrode along the low carbon steel/weld metal fusion boundary due to heat annealing and then following high cooling rate. This investigation has shown that both filler metals can be used to joint austenitic stainless steel to low carbon steel.

Keyword: Austenitic stainless steel- low carbon steel, weldability, tensile strength, hardness. Fracture.

(2)

1. GİRİŞ

Farklı metallerin kaynaklı birleştirmelerine ve kaplamalarına endüstride geniş olarak ihtiyaç duyulmaktadır. Bilhassa, bu tür bağlantılara enerji üretim sistemlerinde nükleer buhar jeneratörlerinde, basınçlı su reaktörlerinde ve yeniden ısıtıcı boru hatlarında rastlamak mümkündür. Yüksek sıcaklıklarda yüksek hızlı buhar ortamlarında malzemelerin kaynakla kaplanması veya birleştirilmesi korozyon veya erozyon engelleyicisi olarak kullanılır. Aynı amaçlar için, farklı malzemelerin kaynaklı birleştirmeleri ve kaplamalarına petro-kimya endüstrisinde de rastlanmakadır (1).

Genellikle belirtilen bu amaçlar için östenitik paslanmaz çelikler veya nikel esaslı alaşımlar, karbon çelikleri üzerine kaplanarak veya birleştirilerek korozyonu ve yüksek sıcaklık oksitlenmesini engellemek için tercih edilen malzemelerdir. Bunun sonucu olarak ta bağlantının ömrünü uzatarak malzeme kullanımında ekonomiklik sağlarlar.

Belirtilen bu endüstri dallarında paslanmaz çelikler ile karbonlu çelikler, ayrı ayrı ya da birlikte oluşturdukları konstrüksiyonlara ve kaplamalara ihtiyaç duyulması farklı mekanik, kimyasal bileşim, korozyon direnci ve termal genleşme gibi özelliklere sahip bu çeliklerin; endüstride geniş bir kullanım alanı bulan ark kaynak yöntemi ile birleştirmelerini ön plana çıkarmaktadır.

Düşük karbonlu çeliklerin ve paslanmaz çeliklerin birleştirilmesinde ve kaplamalarında malzemelerin farklı fiziksel ve metalurjik özelliklerinin kaynak edilebilirliğe ve kullanım sırasında doğabilecek problemlere neden olabilmektedir (1). Bunların başında kaynak metalinde veya ısı tesiri altındaki bölgede (ITAB) meydana gelen katılaşma çatlaması, sıcak kırılganlık, gerilim giderme ve gerinim yaşlanması kırılganlığı gelmektedir.

Farklı iki malzemenin kaynak ile birleştirilmesi ve bunun için en uygun ilave metal seçilmesi, oldukça zor bir iştir. Ayrı iki cins malzemenin birleştirilmesi ile elde edilen kaynak dikişi yalnız ilave metalden meydana gelmez, aynı zamanda iki ana malzemeden de önemli miktarda alaşım elemanları bulundurur. Genel olarak şimdiye kadar ilave metal, kaynak yapılan esas metalden daha yüksek miktarda alaşım elemanı ihtiva ederdi. Bu durum oldukça memnuniyet verici olmasına rağmen, birçok kereler kaynak yerinin istenmeyen özellikler kazanmasına neden olmaktadır. Farklı metallerin birleştirilmesi için ilave metal seçimi, esas metalle karıştıktan sonra meydana gelen kaynak metalinin kompozisyonu ve mikro yapısını önceden bilinmesini gerektirir (2,3). Çünkü korozyona dirençli östenitik çeliklerin ferritik çeliklerle birleştirme uygulamalarında ergime sınırı boyunca tip II olarak adlandırılan kaynak metalinin katılaşması sırasında oluşan kolonsal tanelere dik olarak uzanan tane sınırlarında çatlaklara rastlanmıştır. Genellikle bu çatlaklar çalışma sırasında hidrojene maruz kalınmakla bağlantılıdır (4).

Östenitik paslanmaz çeliklerle ferritik çeliklerin kaynaklarında durumu güçleştiren ilave bir sorun da bileşimdeki değişimden kaynaklanan ergime sınırında meydana gelen mikro yapı değişimidir.

Pratikte bu geçiş tane sınırlarından kaynak metaline doğru çok kısa mesafelerde (1mm’ den az) oluşur ve tane sınırları boyunca bölgesel martensitik şeritlerle sonuçlanır. Çatlama genellikle tane sınırlarına yakın martensitik geçiş bölgesinde oluşur (4,5).

Bu çalışmada endüstride yaygın olarak kullanılan X5CrNi 18-10 östenitik paslanmaz çelik ile düşük karbonlu çelik çiftinin örtülü elektrotla ark kaynağı yapılmıştır. Kaynak işleminde, farklı metallerin östenitik elektrot ile birleştirilmelerinde erime sınırı boyunca tip II sınırı olarak adlandırılan oluşum

(3)

meydana gelmektedir (5). Bundan dolayı bu çalışmada E2209-15 bazik tip ve E2209-16 rutil tip ilave metal kullanılmıştır. Kaynaklı bağlantının kaynak edilebilme kabiliyeti ve dayanım özellikleri incelenmiştir.

2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR VE METOT

2.1. Kullanılan Malzemeler ve İlave Metaller

Deneysel çalışmalar için X5CrNi 18 10 (AISI 304) serisi paslanmaz ve düşük karbonlu çelik malzemeler temin edildi.

Çeliklerin % ağırlık olarak kimyasal bileşimleri Çizelge 1’de verilmektedir.

Ayrıca deney parçalarını birleştirme işlemlerinde kullanılmak üzere E2209-15 bazik ve E2209-16 rutil örtülü dubleks paslanmaz elektrotları temin edildi.

Kullanılan elektrotların % ağırlık olarak kimyasal bileşimleri Çizelge 1’ de verilmiştir.

Çizelge 1. Kullanılan çeliklerin ve ilave metallerin % ağırlık bileşimleri.

Malzeme / Element C Cr Si P V Mn Ni Mo S N Cu

X5CrNi18 10 .040 17,48 .532 .029 .031 1,376 8,63 .453 .021 --- ----

Düşük karbonlu çelik 0.18 - 0.3 0.03 - 0.55 - 0.025

E-2209-15 .03 23 --- --- --- --- 8.8 3.2 --- .10 ---

E-2209-16 .02 22.5 .7 .02 --- 1 9 3 .01 .17 .02

2.2.Deney Parçalarının Kaynağa Hazırlanması ve Birleştirilmesi

X5CrNi18-10 östenitik paslanmaz ve düşük karbonlu çelik malzemelerden şerit testere ile 10x50x150 mm ölçülerinde kesilerek birleştirilecek deney malzemeleri hazırlandı. Deney parçalarına parmak frezede ağız açısı 70º olacak şekilde V kaynak ağzı açıldı. Kaynak ağzı açılan östenitik paslanmaz ve düşük karbonlu çelik deney parçaları kaynak işlemi sırasında meydana gelebilecek, çarpılma göz önünde bulundurularak 5º ters eğim verilerek puntalandı.

Kaynak işlemine geçilmeden önce puntalanan çelik çiftinden düşük karbonlu çelik olanı, X5CrNi 18 10 serisi östenitik paslanmaz çeliğe göre daha yüksek ısıl iletkenliğe sahiptir (6). Bu nedenle, kaynak sırasında çatlama olayının meydana gelmemesi için deney parçaları ısıl işlem fırınında 200ºC sıcaklıkta ön tavlama işlemine tabi tutuldu.

Daha sonra parça kaynak masasına yerleştirilerek elektroda herhangi bir salınım hareketi verilmeden, kök paso kaynak işlemi tamamlandı. Kök pasosu çekilmiş olan deney parçasının cürufu kırıldı, keski ve paslanmaz çelik fırça ile gerekli temizlik yapılarak kendi halinde soğumaya bırakıldı. Aynı işlemler diğer ikinci ve kapak pasoları içinde sırasıyla tekrar edildi. Puntalama ve kaynak işlemleri için redresör tipi kaynak akım üreteci kullanıldı. E2209-15 bazik elektrik ark kaynak elektrotu, üretici firmanın önerdiği şekilde, DC (+) kutba bağlanarak kaynak işlemi gerçekleştirildi.

Kaynak işlemi tamamlanan parçalar deney numunelerini hazırlamak amacıyla, şerit testere kullanılarak kesildi. Kesilmiş deney parçalarının kapak pasosu freze ile talaş kaldırarak esas malzeme kalınlığına indirildi. Deney parçası üzerinde mekanik talaş kaldırmadan dolayı oluşan çapaklar giderildi. Yüzeyleri temizlenen deney parçaları tornada işlenerek TS 287 standardına göre çekme deney numunesi hazırlandı. Standart ölçülerine getirilen çekme numuneleri, daha sonra

(4)

yüzeylerinde herhangi bir çentik etkisi oluşturabilecek torna kalem izlerini gidermek amacıyla sırasıyla 1000-1200 meshlik su zımparası ile zımparalanarak istenilen düzeyde yüzey kalitesi elde edildi. Hazırlanan çekme numuneleri, bilgisayar kontrollü Instron marka çekme cihazında 1mm/dak. hızında çekme deneyine tabi tutuldu.

2.3. Sertlik Ölçüm Deneyi Numunelerinin Hazırlanması ve Ölçümü Bağlantının sertlik profilini belirlemek amacıyla E2209-15 ve E2209-16 dubleks elektrotlarla birleştirilen parçalardan birer adet numune hazırlandı. Sertlik ölçümü kaynak yönüne dik olan yüzeyde gerçekleştirildi. Sertlik ölçümü sırasında Vickers tip sertlik ölçme cihazı kullanıldı.

Sertlik ölçümü için piramit uç üzerine 1 kg yük uygulandı.

2.4 Metalografik İncelemeler

Dubleks elektrotlarla birleştirilen malzemelerden V kaynak ağzı merkezi eksende olacak şekilde 20x10x10mm ölçülerinde numuneler kesildi. Geleneksel metalografik numune hazırlama metotları kullanılarak numuneler dağlamaya hazır hale getirildi. Kaynaklı bağlantıları metalografik olarak incelemek için iki basamaklı bir dağlama işlemi belirlendi.

Birinci basamak olarak özellikle kaynaklı bağlantının düşük karbonlu çelik kısmının mikro yapısını belirlemek amacıyla 100 ml metanol içerisine 2ml Nitrik asit katılarak dağlama çözeltisi elde edildi. Dağlama işlemi yapıldıktan sonra yüzey metanol ile temizlenip kurutuldu ve optik mikroskopta incelemeye hazır duruma getirildi. İkinci basamak olarak bağlantının dubleks kaynak metali ve östenitik paslanmaz çelik tarafı 10gr okzalik asit ve 100 ml saf su kullanılarak hazırlanan çözeltide 6V DC elektrik akımı kullanılarak elektrolitik olarak dağlandı.

Dağlama işlemine tabi tutulduktan sonra deney numunelerinin metalografik incelemelerinde X50-X1000 büyütme kapasitesine sahip Nikon marka Epiphot 200 model optik mikroskop kullanıldı.

Bunlara ilave olarak TÜBİTAK MAM laboratuarında bulunan Taramalı Elektron Mikroskobundan (SEM) yararlanılarak çekme deney numunelerinin kırık yüzeyleri incelendi.

2.5 Bağlantıda Birleştirme Sonrası Oluşabilecek Yapının Tahmin Edilmesi Paslanmaz çelik kaynaklarında meydana gelecek olan yapıyı önceden tahmin edebilmek amacıyla, Schaeffler, Delong ve WRC (Welding Research Councel) tarafından geliştirilen diyagramlar kullanılmaktadır (7,8,9). Bu çalışmada mikro yapı tahmini Schaeffler ve eksikliklerinden dolayı Kotecki (10) tarafından yeniden düzenlenmiş WRC 2000 diyagramı kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Şekil 1 a ve b).

Bu amaçla Crve Ni’leri formüllerden yararlanılarak Şekil 1 a’da görüldüğü gibi östenitik paslanmaz çelik ana malzemenin diyagram üzerindeki yeri A noktası ve düşük karbonlu çelik ana malzemenin diyagram üzerindeki yeri ise B noktası ile belirlendi. Birleştirme için kullanılan E2209-15 bazik örtülü dubleks elektrotun yeri diyagram üzerinde C noktası ile belirlenirken E2209-16 rutil tip elektrotun yeri ise D noktası ile gösterildi. Schaeffler diyagramındaki eksikliklerden dolayı Kotecki tarafından geliştirilen WRC-2000 diyagramı kullanılarak yüksek alaşımlı kaynak ilave metallerinin ve düşük karbonlu çeliklerin Cr ve Ni eşdeğerlilikleri belirtilen formüle göre hesaplanarak, ana metallerin ve ilave metallerin diyagram üzerindeki yerleri Schaeffler diyagramındaki gibi tayin edilerek kaynak metallerinin ferrit miktarı, ferrit numarası olarak tespit edildi (Şekil 1b).

(5)

a) b)

Şekil 1. Schaeffler ve WRC diyagramında oluşabilecek mikro yapıların önceden tespiti.

Kaynaklı bağlantının mikro yapısını önceden tahmin edebilmek amacıyla birleştirilecek olan metallerin kaynak işlemi sırasında her ikisinin de eşit oranda ergiyeceği düşünülerek diyagram üzerinde yerleri belirlenen ve ana metalleri temsil eden noktaların arası çizgiyle birleştirilerek bir doğru elde edildi. Bu doğrunun ortası da kaynak metallerinin yerleri diyagram üzerinde birleştirildi. Diyagram üzerinde yerleri tespit edilen kaynak ilave metali ile ana metal noktalarını birleştiren doğrunun merkezine giden doğru üzerinde ilerleyerek oluşabilecek yapılar ve % ferrit miktarı tahmin edildi. Fakat aynı işlem WRC diyagramı içinde takip edilerek kaynak metallerinin % ferrit miktarı, ferrit numarası olarak ve oluşabilecek yapılar tahmin edildi.

3. SONUÇLAR

3.1. Kaynaklı Bağlantının Oluşabilecek Mikro Yapısının Önceden Tahmini Kaynaklı bağlantıyı oluşturan elemanların kimyasal bileşimleri esas alınarak krom ve nikel eşdeğerlilikleri formüllerinden yararlanarak yapılan hesaplamalar sonucu bulunan değerlerin, belirtilen diyagramlar üzerindeki yerlerinin tespiti, bağlantıların

mikro yapısının ferrit, östenit ve martensit bölgelerden meydana geleceği tahmin edilmiştir.

3.2. Mikroyapı Çalışmaları

Kaynaklı bağlantının kaynak metali mikroyapı profili belirlenerek Şekil 2 a ve b'de gösterilmiştir. Şekillerden görüldüğü gibi bazik ve rutil karekterli elektrodla elde edilen kaynak metalinde morfolji farklılık göstermektedir.

Ayrıca bağlantıların ITAB bölgelerin mikro yapı profilleri Şekil 3 a ve 3 b'de verilmiştir. Şekil 3 a dan görüldüğü E2209- 15 bazik karakterli elektrotla birleştirilen bağlantının ısı tesiri altında kalan bölgesi iğnesel bir yapı göstermiştir. Şekil 3 b den görüldüğü gibi E2209-16 rutil karakterli elektrotla birleştirilen bağlantı ise klasik ITAB mikroyapı karakteristiklerini göstermektedir.

(6)

304 pas. çelik Karbon çeliği

ergime sınırı ergime sınırı

304 pas. E-2209-15 Kaynak Metali Karbon çelik çeliği

(a)

304 pas. E-2209-16 Kaynak Metali Karbon çeliği çelik

(b)

Şekil 2 a) Bazik elektreodla elde edilmiş kaynaklı bağlantının kaynak metali b) Rutil elektreodla elde edilmiş kaynaklı bağlantının kaynak metali mikroyapısı

10m

10m

(7)

Kay. Karbon çeliği , ITAB. Karbon çeliği metali

a)

(b)

Şekil 3 (a) Bazik elektreodla elde edilmiş kaynaklı bağlantının düşük karbonlu çelik tarafının ITAB'ı (b) Rutil elektreodla elde edilmiş kaynaklı bağlantının düşük karbonlu çelik tarafının ITAB'ı

3.3 Çekme Deneyi Sonuçları

Hazırlanan çekme deney numunelerinden standart da belirtilen şartlara göre bilgisayar destekli çekme cihazında her iki tip elektrotla birleştirilmiş numunelerden 3 olmak üzere toplam 6 adet çekme deneyi

yapıldı. Çizelge 2 E2209-15 bazik örtülü dubleks elektrot ve E2209-16 rutil tip elektrot ile kaynatılan paslanmaz-düşük karbonlu çelik kaynak bağlantılarının çekme deneyi sonuçlarını göstermektedir.

Çizelge 2 Kaynaklı bağlantıların çekme deneyi sonuçları.

Parça No. Akma Noktası (MPa) Çekme Noktası (MPa) Uzama (%)

Paslanmaz Çelik – Düşük karbonlu Çelik (E2209-15 Bazik örtülü dubleks elektrot)

1 278  5 607 10 23  2

Paslanmaz Çelik – Düşük karbonlu Çelik (E2209-16 Rutil örtülü dubleks elektrot)

2 250 6 540  8 19,5  1

10m 10m

(8)

Çizelge 2’den görüldüğü gibi E 2209-15 bazik elektrotla birleştirilen bağlantıdan elde edilen numunelerin akma ve çekme dayanımları, E 2209-16 rutil elektrotla birleştirilen bağlantıdan elde edilen numunelerin akma dayanımından 28 MPa çekme dayanımından ise 67 MPa fazla dayanım artışı göstermiştir. Ayrıca, deney işlemi sırasında iki farklı ana metalin farklı ilave metallerle birleştirilmesinden dolayı deney numunesi ilk önce akma dayanımı düşük olan metal tarafından boyun vermeye başlamış daha sonra diğer ana metalin akma dayanım değerine

ulaşıldığında numune aynı zamanda o ana metal tarafından da boyun vermiştir.

Deney numunesi daha sonra artan yük artışıyla birlikte ilk boyun vermeye başlamış ana metal tarafından sünek olarak kopmuştur. Her iki tip deney numunesinde de kopma, kaynak metali veya ITAB’ da gerçekleşmemiş, kopma her iki tip elektrotla birleştirilen bağlantıda düşük karbonlu çelik tarafında gerçekleşmiştir.

Ayrıca çekme deneyi sonucunda kırılan numunelerin kırılma yüzeyleri tarama elektron mikroskobunda (SEM) incelenerek Şekil 4a ve b’de gösterilmiştir.

a)

b)

Şekil 4 Kaynaklı bağlantı çekme numunelerinin kırık yüzeylerinin SEM görüntüleri a) E2209- 15 Bazik elektrotla b) E2209-16 Rutil elektrotla

(9)

Şekillerden görüldüğü gibi bazik ve rutil elektrotla kaynatılan deney numunelerin her ikisi de genel olarak sünek kırılma davranışı göstermektedirler.

3.4 Sertlik ölçüm sonuçları

Bağlantıların sertlik değerleri her iki numunenin ana metal, kaynak metali ve ısı tesiri altında kalan bölgelerinden elde edildi. Yapılan ölçümler sonucunda elde edilen değerlerin grafiksel gösterimi Şekil 5’de verilmiştir.

Şekil 5. Vickers sertlik deneyi sonuçları Şekil 5’ den görülebileceği gibi E2209-15

bazik tip elektrotla elde edilen bağlantıdaki sertlik miktarı yaklaşık olarak 280 HV ölçülürken E2209-16 rutil tip elektrotla elde edilen bağlantının kaynak metalindeki sertlik değeri ise yaklaşık olarak 250 HV olarak tespit edilmiştir. Her iki elektrodla elde edilen bağlantıların düşük karbonlu çelik taraflarındaki ergime sınırı boyunca sertlikleri, kaynak metalinin sertliğine göre, artış göstermiştir. Rutil elektrodla bu bölgenin sertlik değeri 295 HV iken bazik elektroddaki sertlik değeri 330 HV'dir.

Düşük karbonlu çelik tarafındaki ITAB'ın sertlik değeri bazik elektrotta 250-280 HV iken rutil elektrotta ise 200-220 HV arasında değişmektedir. Her iki bağlantıda da düşük karbonlu çelik malzemede sertlik değeri yaklaşık olarak 210 HV'dir.

Bağlantıların östenitik paslanmaz çelik tarafındaki ergime sınırı boyunca sertlik değeri östenitik ana malzemeye göre daha yüksek iken, düşük karbonlu çelik ergime

sınırına göre oldukça düşük bulunmuştur.

Rutil elektrotla elde edilen sınır boyunca sertlik 241 HV iken, bazik elktrotla elde ediende ise 277 HV olarak tespit edilmiştir.

Östenitik malzemenin ITAB'ının sertliği rutil elektrotta 190-240 ve bazikte 190-285 HV arasında değişim göstermiştir.

Östenitik ana malzemesinin sertliği orjinal sertlik değerlerinde 190 HV olarak bulunmuştur.

4. SONUÇLARIN İRDELENMESİ 4.1. Metalografik Incelemeler

Şekil 1' a da görüldüğü gibi bazik elektrotla elde edilen kaynak metalinin östenitik ana malzeme tarafına doğru olan bölgesinde östenitik matriks içerisinde fermiküler (skeletal) ferrit oluşumu gözlenirken düşük karbonlu çelik tarafında ferrit matriks içerisinde widmanstaetten östenit taneleri gözlemlenmiştir. Bunun

(10)

yanında rutil karekterli elektrodla elde edilen kaynak metalinde morfolji, yukarıda belirtilen parametrelere bağlı olarak farklı bir yapı sergilemektedir (Şekil 1 b). Kaynak metalinin östenitik ana malzeme tarafına doğru olan bölgesinde östenitik matriks içerisinde ötektik ferrit ve fermiküler (skeletal) ferrit oluşumu gözlenirken düşük karbonlu çelik tarafında levhalı ferrit kaynak merkezi eksenine doğru ise widmanstaetten yapı gözlemlenmiştir. Bu yapı değişimlerine kaynak metallerindeki kimyasal bileşim farklılığı, ergime ve karışımın homojen olmaması ve birleştirilen ana malzemelerin ısı iletim katsayılarının farklı olmasının sebep olduğu düşünülmektedir.

Her iki kaynaklı bağlantıda ısı tesiri altında kalan bölgedeki sertlik artışı farklı arayüzeylerde meydana gelen dar martensit oluşumuna bağlanabilir. Bu martensit oluşumu her iki bağlantı için Schaeffler ve WRC diyagramından da tesbit edilmiştir (Şekil 1a ve b). Her iki diyagramdada ilave metal ile ana metalleri bağlayan bağ çizgisinin yaklaşık olarak % 50-60 kadarı martensit bölgesinin içerisinde bulunduğu için martensit oluşumu daha fazla oranda beklenilmektedir. Şekil 5'deki sertlik sonuçlarıda bunu desteklemektedir. Gittos ve Gooch (11) tarafından yapılan bir çalışmada Cr-Mo çeliğinin nikel alaşımla kaplanmasında ergime sınırı boyunca meydana gelen martensitik oluşumun ana metalden eriyen ve kaynak metaline karışan kısımla ilgili olduğu rapor edilmiştir.

4.2. Çekme Deneyi Sonuçlarının İrdelenmesi

E 2209-15 dubleks bazik ve E 2209-16 dubleks rutil örtü karakterli elektrotlarla birleştirilen numunelere çekme deneyi uygulandığında kopma olayı düşük karbonlu çelik tarafında gerçekleşirken, paslanmaz çelik, kaynak metali ve ITAB bölgelerinde herhangi bir kırılma gözlenmemiştir. Bu durum, dubleks

elektrotlar kullanılarak paslanmaz çelik düşük karbonlu çelik çiftinin başarılı bir şekilde kaynak edilebileceğini göstermektedir.

Dubleks bazik elektrotla kaynatılan numunelerin akma ve çekme dayanımları ve toplam uzama değerleri dubleks rutil elektrotla kaynatılan numunelere göre daha yüksek olarak tespit edilmiştir (Çizelge2).

Bunun sebebi farklı elektrot örtü karakterine bağlı olarak gerçekleşen farklı kaynak parametrelerinin (ısı girdisi vb.) bir sonucu olarak mikroyapı morfolojisinin ve dolayısıyla deformasyon kabiliyetinin değişmesi gösterilebilir. Yapılan mikroyapı incelemeleri neticesinde E 2209-15 bazik dubleks elektrotla kaynatılan numunelerin düşük karbonlu çelik tarafında kırılan bölgeye yakın olan kısımlarında tane ebadının, E 2209-16 rutil dubleks elektrotla kaynatılan numunelere göre daha iğnesel bir morfolojiye sahip olduğu görülmüştür. Düşük ısı girdisine bağlı olarak düşen östenit tane boyutu ve hızlı soğuma neticesinde iğnesel taneler oluşmaktadır. Bunun tersi olarak da rutil elektrotla kaynak sırasında gerçekleşen diğerine göre daha yüksek ısı girdisine bağlı olarak artan östenit tane boyutu ve yavaş soğuma neticesinde oldukça eşeksenel ve daha iri taneler oluşmaktadır (Şekil 3a ve 3b).

Metallerin kaynaklı birleştirilmelerinde bağlantının çekme dayanımı birleştirilen farklı metallerin çekme dayanımı en düşük olanınkinden fazla ise o kaynaklı birleştirme başarılı olarak kabul edilmektedir (12). Yukarıda yapılan tartışmadan anlaşılacağı gibi dubleks rutil ve bazik elektrotla kaynatılan numunelerin kopması kaynak metalinde meydana gelmeyip, çekme dayanımı en düşük olan düşük karbonlu çelik tarafında gerçekleşmiştir. Bu sonuçlar ışığında sağlanan kaynaklı birleştirmelerin oldukça başarılı olduğu söylenebilir.

(11)

5.SONUÇ

X5CrNi18-10 / düşük karbonlu çelik çifti E2209-15 bazik ve E2209-16 rutil karakterli elektrotlarla başarılı bir şekilde çok pasolu olarak elektrik ark kaynak yöntemi ile birleştirilebilir. İlave kaynak metalinin seçimi büyük oranda servis şartlarının gerekliliğine bağlıdır.

REFERANSLAR

1. T.W. Nelson, J.C. Lippold, M.J.Mills, ‘Nature and evolution of the fusion boundary in ferritic- austenitic dissimilar welds Part:2 On-cooling transformations’ Welding journal, Octeber 2000, pp. 267s-277s.

2. J.Barnhouse, J.C. Lippold, ‘Microstructure/

property relationships in dissimilar welds between duplex stainless steels and carbon steels’ Welding journal, December 1988, pp. 477s-487s.

3. Kanbolu, S., “Östenitik Krom-Nikelli Paslanmaz Çeliklerin Kaynak Özellikleri”, Y. Lisans Tezi, Marmara Ünv. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul 1996.

4. M.D. Rowe, T.W. Nelson, J.C. Lippold,

‘Hydrogen induced cracking along the fusion boundary of dissimilar welds’ Welding journal, February 1999, pp. 31s-37s.

5. T.W. Nelson, J.C. Lippold, M.J.Mills, ‘Nature and evolution of the fusion boundary in ferritic- austenitic dissimilar metals Part:1 Nucleation and Growth’ Welding journal, Octeber 1999, pp. 329s- 237s.

6. W.D. Callister, Materials Science and Engineering an Introduction, John Wiley&sons Inc.

Newyork. Third edition 1994.

7. A. L. Shaeffler., Constitution diagram for stainless steels weld metal, Metal Progress, 1949, pp. 565-569.

8. W. T. Delong., Ferrite in austenitic stainless steel weld metal, Welding Journal, Volume, 53, No. 7, pp. 273S-285S. 1973.

9. D. J. Kotecki, T. A. Siewert, Constitution diagram for stainless steel weld metals: A modification of the WRC-1988 diagram, Welding Journal, Volume 5, 1992, pp. 171S-178S.

10. D. J. Kotecki, A martensite boundary on the WRC-1992 diagram-part 2: The effect of the manganese, Welding Journal, December 2000, pp.

346s-354s.

11. M.F.Gittos, T.G.Gooch, ‘The interface below stainless steel and nickel alloy claddings’ Welding Journal, 1992, pp.461s-472s.

12. L. Odegard, C. Petterson and S.A. Fager, “The Selection of Welding Consumables and Properyties of Dissimilar Welded Joints in Super Duplex Stainless Steel Sandvick 2507 to Carbon Steel and High Alloyed Austenitic and Duplex Stainless Steel”, Proceedings of the 4th Internatıonal Conference of Duplex Stainless Steel, Glasgow, Scotland, 1994.

Referanslar

Benzer Belgeler

DIN 32522 ve EN 760'da tozaltı kaynağında kullanılan (alaşımsız, az alaşımlı ve yüksek alaşımlı çelikler için) kaynak tozlarını çeşitli bakımlardan

Uyarı: Bu rapor tarafımızca doğruluğu ve güvenilirliği kabul edilmiş kaynaklar kullanılarak hazırlanmış olup yatırımcılara kendi oluşturacakları yatırım

Uyarı: Bu rapor tarafımızca doğruluğu ve güvenilirliği kabul edilmiş kaynaklar kullanılarak hazırlanmış olup yatırımcılara kendi oluşturacakları yatırım

Ocak ayında toplam 16,3 milyar TL’lik iç borç servisine karşılık toplam 13,3 milyar TL’lik iç borçlanma yapılması programlanmaktadır.. Şubat ayında toplam 14,2 milyar

Borlama sonrası malzeme yüzeylerinde oluşan borür yapıları ve malzemelerin yüzey özellikleri borlama süresi (2, 4, 6 ve 8 saat) ve borlama sıcaklığına (850ºC,

Yıldız ve ark.’nın düşük akımlı desfluran anestezisi sonrası postoperatif titreme oranı ve klonidinin titreme üzerine etkisini inceledeği çalışmada anestezi

Doğu Akdeniz’de ortaya çıkmış olan bu ilk jeopolitik sistemin temel unsurları olarak Kuzey-Güney-Doğu ekseninde merkezi devletlerin oluşması, bu devletlerin

Borlama sonrası malzeme yüzeylerinde oluşan borür yapıları ve malzemelerin yüzey özellikleri borlama süresi (2, 4, 6 ve 8 saat) ve borlama sıcaklığına (850ºC,