ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 4, No: 1, 2017 ( )

Benzer belgeler
Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

Paslanmaz Çeliklerin. kaynak edilmesi. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

DÜŞÜK KARBONLU ÇELİKLERDE ELEKTRİK ARK VE MAG KAYNAK YÖNTEMLERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

ARK KAYNAK YÖNTEMİ İLE BİRLEŞTİRİLEN OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİK İLE DÜŞÜK KARBONLU ÇELİĞİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

FARKLI MALZEMELERİN KAYNAĞININ DENEYSEL VE TEORİK İNCELENMESİ

3. MALZEME PROFİLLERİ (MATERİALS PROFİLES) 3.1. METAL VE ALAŞIMLAR. Karbon çelikleri (carbon steels)

SÜRTÜNME KAYNAĞIYLA BİRLEŞTİRİLMİŞ AISI 1040/DUPLEX PASLANMAZ ÇELİK ÇİFTİNDE SÜRTÜNME SÜRESİNİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Kobalt Esaslı Elektrotlarla Kaplanan Malzemelerin İç Yapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

AISI 304 VE AISI 430 PASLANMAZ ÇELİKLERİN TIG, MIG VE ÖRTÜLÜ ELEKTROD ARK KAYNAĞIYLA BİRLEŞTİRİLEBİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

AISI 430/AISI 1030 Çelik Çiftinin Manuel (MIG) ve Sinerjik Kontrollü Darbeli (MIG-P) Kaynağının Mikroyapı ve Sertlik Üzerine Etkisi

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

Paslanmaz Çeliklerin Kaynak İşlemi Esnasında Karşılaşılan Problemler ve Alınması Gereken Önlemler Paslanmaz çeliklerin kaynak işlemi esnasında

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

ÇELİKLERİN VE DÖKME DEMİRLERİN MİKROYAPILARI

Gaz Tungsten Ark Kaynak Yöntemiyle AISI 304 Paslanmaz Çelik Yüzeyinde Üretilen M 7 C 3 Takviyeli Kompozit Kaplamaların Mikroyapısı

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi Araştırma Makalesi

AISI 1030 Çelik Çiftinin Manuel (GMAW) Ve Sinerjik Kontrollü (GMAW-P) Kaynağında Tane Morfolojisinin Karşılaştırılması

AISI 430 Çelik Çiftinin Manuel (GMAW) Ve Sinerjik Kontrollü (GMAW-P) Kaynağında Isı Girdisinin Mikroyapı Üzerindeki Etkisi

Ahmet Durgutlu Accepted: March ISSN : ykaya@karabuk.edu.tr Karabuk-Turkey

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

ALÜMİNYUMUN TIG KAYNAĞINDA AKIM TÜRÜNÜN KAYNAK METALİ MİKROYAPISI VE DARBE DAYANIMINA ETKİSİ

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA VE ELEKTRİK ARK KAYNAK TEKNİKLERİ İLE BİRLEŞTİRİLEN CuZn30 LEVHALARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Prof. Dr. HÜSEYİN UZUN KAYNAK KABİLİYETİ

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

4000 SERİSİ ALÜMİNYUM LEVHALARIN TIG KAYNAĞINDA AKIM TÜRÜNÜN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

ERDEMİR 3237 MALZEMESİNİN KAYNAK YÖNTEMLERİNE VE SICAKLIĞA BAĞLI KIRILMA DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

YTÜMAKiNE * A305teyim.com

KAYNAK BÖLGESİNİN METALURJİK YAPISI HOŞGELDİNİZ

Zırh Çeliklerinde Kaynak Ağzı Tasarımının Metalurjik ve Mekanik Özelliklere Etkisinin Araştırılması

BÖLÜM 4 KAYNAK METALURJİSİ

SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMİŞ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İSTATİSTİKSEL OLARAK İNCELENMESİ

PLAZMA TRANSFER ARK YÖNTEMİYLE FeCr/FeCr+C TOZUNUN DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK YÜZEYİNE ALAŞIMLANMASI. Serkan ÖZEL, Bülent KURT, İlyas SOMUNKIRAN

KAZAN ÇELİKLERİNİN KAYNAK KABİLİYETİ 1. Kazan Çeliklerinin Özellikleri

ZIRH ÇELİKLERİN KAYNAĞINDA KAYNAK AĞZI GEOMETRİSİ VE İLAVE TEL OPTİMİZASYONU Kaynaklı İmalatta İyileştirme Çalışmasına Örnek

19 (4), , (4), , 2007

Kaynaklı Birleştirmelere Uygulanan Tahribatlı Deneyler

Selçuk Üniversitesi ISSN 1302/6178 Journal of Technical-Online

Ark Kaynağı ile Kaynatılan Ferritik Küresel Grafitli Dökme Demirlere Öntav Sıcaklığının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisi

BONDING OF X 2 CrNi 18 9 / G 20 MATERIALS WITH TIG WELDING

Nida Katı Sermin Ozan Fırat University, Elazığ-Turkey

AA 5754 Alüminyum Alaşımının Robot (MIG) Kaynağı ile Birleştirilmesi ve Mikroyapısının İncelenmesi

ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN KAYNAĞI

ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KAYNAKLANABİLİRLİĞİ VE KAYNAK PARAMETRELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERE VE MİKROYAPIYA ETKİSİ ÖZET

Chapter 9: Faz Diyagramları

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Alüminyumun TIG Kaynağında Argon-Hidrojen Gaz Karışımının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisi

FARKLI METALLERİN KAYNAĞINDA GERİLME YIĞILMALARININ İNCELENMESİ

İki Farklı Çeliğin Kaynağındaki Uyumsuzluğun İncelenmesi

ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 4, No: 1, 2017 (64-71)

DUBLEKS PASLANMAZ ÇELİKLERDE OLUŞAN YÜKSEK SICAKLIK FAZLARINA GENEL BİR BAKIŞ

KPTA Yöntemi ile Birleştirilen AISI 430/AISI 1040 Kaynaklı Bağlantılarda Enerji Girdisinin Mekanik Özellikler Üzerine Etkisi

Sürtünme Kaynaklı Bakır ve AISI 1040 Çeliğinin Mekanik ve Mikroyapı Özelliklerinin İncelenmesi

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

AISI 430/AISI 1040 Çelik Çiftinin Keyhole Plazma Ark Kaynağıyla Birleştirilmesi ve Mikroyapı Karakteristiğinin İncelenmesi

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

WELDABILITY Ti6Al4V ALLOYS COUPLES BY PTA METHOD

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

SÜPERALA IMLAR. Yüksek sıcaklık dayanımı

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

DÜŞÜK KARBONLU BİR ÇELİĞİN KAYNAĞINDA TERMOMEKANİK İŞLEMİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ

Faz ( denge) diyagramları

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

İNCE PASLANMAZ ÇELİK SACLARINFİBER LAZER İLE KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 10 Yüksek mukavemetli yapı çelikleri. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Borlama İşleminde Kullanılan Bor Tozu Tane Boyutunun Kaplama Tabakası Üzerine Etkisi

Çentik Açma (Charpy Test Numunesi) 5 TL / Numune 1 gün DİNAMİK LABORATUVARI * TS EN ISO 148-1:2011 TS EN ISO 148-1:2011 TS EN ISO 9016:2012:2013

EN madde 8.2 Fracture toughness (Klc) EN madde 8.4 Fatique Test

OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN TIG KAYNAĞINDA KAYNAK AKIMI VE KOMPOZİSYONUNNUFUZİYETE ETKİSİ

TOZALTI KAYNAKLI MODİFİYE X2CrNi12 PASLANMAZ ÇELİĞİNİN ÖZELİKLERİ

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Paslanmaz çelik nedir? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

KAYNAK BÖLGESİ HESAPLAMALARI HOŞGELDİNİZ

POLİTEKNİK DERGİSİ JOURNAL of POLYTECHNIC ISSN: (PRINT), ISSN: (ONLINE)

THE EXAMINATION OF METALLURGICAL PROPERTIES OF WELDED 6351 ALUMINUM ALLOYS WITH INERT GAS METHODS

URANUS 50 DÖKÜM ALAŞIMINDA MEKANİK ÖZELLİKLERİN GELİŞTİRİLMESİ VE KOROZYON DİRENCİNE ETKİLERİ ÖZET

İNCE PASLANMAZ ÇELİK SACLARIN FİBER LAZER İLE KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ *

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ/İMALAT MÜHENDİSLİĞİ (DR)

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Zırhlı Muharebe Araçlarında Kullanılan Zırh Plakalarında Kaynak Sonrası Isıl İşlemin Birleşim Mukavemetine Etkisinin Araştırılması

SA-387 Gr.11 Cl.2 (13 CrMo 4-5) YÜKSEK SICAKLIK DAYANIMLI ÇELİĞİN TEKRARLI ISIL İŞLEM KOŞULLARINDA DAYANIM ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞİMİ

İTÜ Kimya-Metalurji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, 34469, Ayazağa, İstanbul

MMT440 Çeliklerin Isıl İşlemi 2 Sertleştirme Isıl İşlemi ve Sertleşebilirlik

Emre Yalçın (Odöksan ELBA) 7.Oturum: Süreçler ve Kontrol 7th Session: Process and Control

An investigation on the weldability of S235JR carbon steels and aisi 430 ferritic stainless steels with gas metal arc welding

SÜPER ALAŞIMLAR Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

Farklı özellikteki malzemelerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin tahribatlı ve tahribatsız muayenesi

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 2 Çelik üretimi. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

1070-Al99,7. Kimyasal Kompozisyon (%) Kesme Dayanımı( kaynak yük yönünde) Uluslararası Standartlar. Ek bilgiler. Mekanik Dayanım. Kaynak Pozisyonları

YAPI ÇELİKLERİNİN KAYNAKLANABİLİRLİĞİ

Sürünme ; Yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemelerde görülen hasar dır. Yük veya gerilme altında zamanla meydana gelen plastik deformasyona sürünme

6. BEYAZ ve YÜKSEK ALAŞIMLI DÖKME DEMİRLER

TEKNOLOJİSİ--ITEKNOLOJİSİ. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ

Yakup KAYA, Nizamettin KAHRAMAN Karabük üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Balıklarkayası mevkii, 78050, Karabük

Transkript:

www.tubiad.org ISSN:2148-3736 El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 4, No: 1, 2017 (116-126) El-Cezerî Journal of Science and Engineering Vol: 4, No: 1, 2017 (116-126) ECJSE Makale / Research Paper Nikel Bazlı Süper Alaşım Inconel 625 ile AISI 304L Paslanmaz Çelik Malzeme Çiftinin Birleştirilmesinde Farklı İlave Metallerin Tokluk ve Mikroyapısal Özelliklere Etkisi Mustafa TÜMER 1, Mithat Zaim KERİMAK 2 1 Uzunçiftlik Nuh Çimento Meslek Yüksekokulu, Kocaeli Üniversitesi, mustafa.tumer@kocaeli.edu.tr 2 Anadolu Döküm Sanayi A.Ş, mkerimak@anadoludokum.com.tr Özet: Bu çalışmada Inconel 625 nikel bazlı süper alaşım ile AISI 304L paslanmaz çelik malzeme çifti, TIG (tungsten arc welding) yöntemi ile, ER 310 ve ERNiCrMo3 ilave metalleri kullanılarak birleştirilmiştir. Kullanılan ilave metallerin kimyasal özellikleri sonucu oluşan kaynak metalinin mikroyapı, tokluk ve mikrosertlik dağılımı incelenmiştir. Kaynaklı bağlantının genel mikroyapısı optik mikroskop ile çentik darbe deneyinden sonra kırılma yüzeylerinin incelenmesi taramalı elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiştir. Özellikle benzer olmayan birleştirmenin, ergime sınırında meydana gelen geçiş bölgesinin mikroyapısal karakterizasyonu yapılarak, bu bölgede meydana gelen değişimler açıklanmıştır. İlave metallerin Nikel içeriği nedeni ile tüm çentik darbe testi numunelerinde sünek kırılma meydana gelmiştir. Ayrıca ERNiCrMo3 kırılma tokluğu açısından diğerlerine göre çok daha iyi sonuçlar ortaya koymuştur. Anahtar kelimeler: İnconel, mikroyapı, tokluk, mikrosertlik, paslanmaz çelik The Effects of Different Filler Metals on the Toughness and Microstructure Properties of Dissimilar Welding of Nickel Base Super Alloy, Inconel 625 and Stainless Steel, AISI 304L Abstract: During this study, Ni-based super alloy Inconel 625 and stainless steel AISI 304L base materials are joined by TIG (Tungsten Inert Gas) method using ER310 and ERNiCrMo3 filler metals. After welding by these filler metals, microstructure, toughness and micro-hardness distribution of the weld metal is examined. Welded joint overall microstructure is observed through optical microscope, whereas the fracture surfaces after notch impact testing are observed through SEM (Scanning electron Microscope). Changes occured in the transition zone within the fusion zone is explained through microstructural characterization of dissimilar base materials joined. Due to Ni content of filler metals, all notch impact test samples displayed ductile nature in fracture. Additionally, ERNiCrMo3 filler metal displayed improved notch impact toughness results in comparison to other filler metals. Keywords: Inconel, microstructure, toughness, microhardness, stainless steel Bu makaleye atıf yapmak için Tümer, M., Kerimak, M.Z., Nikel Bazlı Süper Alaşım Inconel 625 ile AISI 304L Paslanmaz Çelik Malzeme Çiftinin Birleştirilmesinde Farklı İlave Metallerin Tokluk ve Mikroyapısal Özelliklere Etkisi El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi 2017, 4(1); 116-126. How to cite this article Tümer, M., Kerimak, M.Z., The Effects of Different Filler Metals on the Toughness and Microstructure Properties of Dissimilar Welding of Nickel Base Super Alloy, Inconel 625 and Stainless Steel, AISI 304L El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 2017, 4(1); 116-126.

Tümer, M., Kerimak, M.Z. ECJSE 2017 (1) 116-126 1. Giriş Nikel bazlı süper alaşımlar yüksek korozyon direnci ve yüksek mukavemet gibi olağanüstü özelliklere sahiptir. Inconel 625, yüksek krom ve molibden içeren nikel bazlı bir alaşım türüdür. Özellikle yüksek sıcaklıklara maruz kalan havacılık, nükleer ve termik santral bileşenlerinde yaygın olarak tercih edilir (1,2). Nikel ve nikel alaşımlarının kullanımı maliyet nedenleriyle özellikle korozyon ve ısıl yükler altında çalışan parçalarla sınırlı olduğu için çoğunlukla düşük alaşımlı veya ostenitik çelikler gibi diğer malzemelerle kaynak edilmesi durumları ortaya çıkmaktadır. Kaliteli bağlantılar sağlanmasında ve kaynak dolgu malzemesi seçiminde şu konulara dikkat edilmelidir: Esas metal ile oluşturulacak karışım için dolgu metalinin iyi uyumluluk özelliği, diğer bir deyimle kırılgan intermetalik fazlar ve düşük sıcaklıklarda ergiyen ötektiklerden kaçınılmalıdır. Esas metal ile oluşturulacak karışımın kaynak metalinde yeterli mukavemet, tokluk, korozyon direnci ve alev dirençli olmasına dikkat edilmelidir. Metallerin kombinasyonuna bağlı olarak oldukça farklı olabilen ısıl genleşme davranışının her iki taraf açısından da uyumlu olmasına dikkat edilmelidir. Farklı iki malzemenin kaynak ile birleştirilmesi ve bunun için en uygun ilave metal seçilmesi, oldukça zor bir iştir. Ayrıca ana malzemelerin ve ilave metalin özelliklerinin bilinmesi doğru analizler yapabilmek için çok önemlidir. Ayrı iki cins malzemenin elde edilen kaynak dikişi yalnız ilave metalden meydana gelmez, aynı zamanda iki esas malzemeden de önemli miktarda alaşım elementi bulundurur. Farklı metallerin birleştirilmesi esnasında kullanılan malzemelerin ve ilave metallerin türlerine, kimyasal kompozisyonlarına ve kaynak şartlarına bağlı olarak seyrelme ve mikroyapıda farklılıklar meydana gelmektedir (3,4). Doğal olarak kaynak metali içerisinde birleştirilen iki malzemenin yanında birleştirmede kullanılan ilave metalde kaynak metali kompozisyonda bulunmaktadır (5). Farklı türlerdeki paslanmaz çelikler ile inconel malzemelerin birleştirilmesinde tozaltı ark kaynağı, tungsten inert gaz kaynağı ve gaz metal ark kaynağı gibi kaynak yöntemleri ile çeşitli nikel, nikel esaslı inconel ve paslanmaz çelik ilave metaller kullanılmaktadır (4-7). Ostenitik paslanmaz çelikler yüksek sıcaklık uygulamalarında inconel malzemeler için iyi bir alternatiftir. Bu yüzden birleştirme işleminde 304L paslanmaz çelik ve inconel 625 kullanılarak farklı tür ilave metaller ile etkin bir dikiş bağlantısı elde edilmesi benimsenmiştir. 2. Deneysel Çalışmalar Deneysel çalışmalarda AISI 304 L östenitik paslanmaz çelik ve Inconel 625 süper alaşım çelik levhalar kullanılmıştır. Birleştirilen malzemelerin kimyasal kompozisyonları Tablo 1 de verilmiştir. 350x150x10 mm 3 boyutlarında kullanılan plakalara 60 o tek taraflı kaynak ağzı açılmış ve 3 mm kök aralığı bırakılmıştır. Isı girdisi 2,05-2,38 aralığında hesaplanmıştır. Birleştirmeler seramik altlık kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kaynak işlemleri çok pasolu olarak TIG kaynak yöntemi ile kök korumalı olarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda iki farklı ilave metal (ER310, ERNiCrMo3) kullanılarak kullanılmıştır. Ana malzemeler ve ilave metalin kimyasal kompozisyonu Tablo 1. de verilmiştir. Koruyucu gaz ve kök gazı olarak Argon kullanılmıştır. Çentik darbe deneyi için, kaynak metalinden numuneler çıkarılmış ve referans sıcaklık olarak tüm kaynaklı levhalar için -60 o C, -20 o C, 20 o C de test sıcaklıkları da kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Kaynak edilmiş parçalardan çeşitli boyutlarda çıkarılan kaynak numuneleri 117

ECJSE 2017 (1) 116-126 Nikel Bazlı Süper Alaşım Inconel 625 ile AISI 304L Paslanmaz mikroyapı incelemeleri metalografik işlemlere tabi tutulmuştur. Mikroyapı incelemeleri için zımparalama ve parlatma işlemine tabi tutulan numuneler, 3:1 oranında HCl ve NOH 3 çözeltisinde 10,4V ta 15sn tutularak elektrolitik olarak dağlanmıştır. Dağlama işleminden sonra kaynaklı numunelerin makro ve mikroyapıları incelenmiştir. Kaynak metalinin mikroyapısı ve çentik darbe deneyi sonucu oluşan kırılma yüzey morfolojileri JEOL JSM-6060LV marka Tarama Elektron Mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. Birleştirilen kaynaklı levhalardan çıkarılan enine kesit numuneler, Foundry Master Pro marka Optik Emisyon Spektrometre ile % ağırlık olarak elementer analizleri gerçekleştirilmiştir. Metalografik inceleme için hazırlanan numunelere sertlik ölçümleri alınmıştır. Mikrosertlik işlemi EmcoDuravision250 marka cihaz ile, görüntü kontrollü, 1000 gr yük uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Tablo 1. Malzeme ve İlave Metal İlave Metaller Ni Cr Mn Si Mo C Nb ER310 21 26 1,8 0,4 <0,3 0,1 0,5 ERNiCrMo3 58 22 0,2 0,2 9 0,04 3,45 Malzeme Ni Cr C Mn Si Mo Nb Inconel 625 61,10 21,70 0,020 0,05 0,11 8,60 3,4 304 L 8,01 18,6 0,024 1,43 0,41 0,26 -- 3. Deney Sonuçları ve Tartışma 3.1. Makro ve Mikroyapı Farklı ilave metaller ile birleştirilen 304L-Inconel 625 malzeme çiftinin makro görüntüleri Şekil 1 de gösterilmiştir. Çok pasolu olarak gerçekleştirilmiş olan kaynakta makro görüntülerinde herhangi bir hata ile karşılaşılmamıştır. Kök bölgesindeki sarkma mevcut değildir ve herhangi bir çentik oluşumu meydana gelmemiştir. Ergime sınırları ve pasolararası herhangi bir süreksizlik ve hata bulunmamaktadır. (a) (b) Şekil1. Makrograflar a) ER310 b)ernicrmo3 kaynak metali Benzer olmayan metallerin birleştirilmesinde kullanılan 304L ostenitik paslanmaz çelik malzemeye ait mikroyapı görüntüsü Şekil 2a da gösterilmiştir. 118

Tümer, M., Kerimak, M.Z. ECJSE 2017 (1) 116-126 (a) Şekil 2. Malzeme a)304l b)inconel625 (b) 304L paslanmaz çelik malzeme ostenitik grup içerisinde yer almakta ve mikroyapıda çok az miktarda ferrit içermektedir. Ostenitik yapı genel olarak eş eksenli tane yapısı içerir. Ancak üretim esnasında bir miktar ferrit (delta ferrit) yüksek sıcaklıkta haddeleme yönü boyunca dizilebilmektedir. Bu katılaşma ve termo-mekanik işleme sırasında krom gibi ferrit oluşturucu alaşım elementlerinin segregasyonu olarak sonuçlanmaktadır(5). Eş eksenli ostenit taneleri, buna ilave olarak ufak miktarlarda ferrit kalıntılar ve Al 2 O 3 olması muhtemel küresel şekilli inklüzyonlar bulunmaktadır (4). Katı çözeltiyle mukavemetlendirilmiş nikel bazlı malzemelerin mikroyapısı ostenit olarak katılaşır ve katılaşma sonunda mikroyapıda meydana gelen segragasyonlar hariç tamamen ostenitiktir (8) (Şekil 2b). ER310 ostenitik paslanmaz çelik ile elde edilen birleştirmede elde edilen Şekil 3 de gösterilmiştir. İlave metalin katılaşma modu diğer ostenitik paslanmaz çeliklerin tersine ostenit-ferrit modunda (AF) meydana gelmektedir. Yapılan mikroyapı çalışmalarından görüldüğü kadarı ile 304L ve Inconel 625 malzeme çiftinin birleştirilmesinde soğuma hızı ve katılaşmanın oldukça önemli olduğu görülmektedir. Soğuma hızının kaynak metali mikroyapısındaki etkisi; hızlı soğuma ferrit, yavaş soğuma ise ostenit fazlarının oluşumunda etkili olmaktadır(10). Kapak pasonun olduğu bölgede malzeme hızlı soğumaya maruz kaldığından ve tekrar bir ısıl işleme maruz kalmadığı için ferrit miktarındaki artış kaçınılmazdır. Mikroyapı resimleri incelendiğinde birincil dentritler ostenit (koyu bölgeler), dentritler arası ötektik ferrit (açık bölgeler) olarak gerçekleşmektedir(9). Mikroyapı fotoğrafları incelendiğinde kaynak metali kapak pasosunda ferrit miktarının soğuma hızının yüksek olmasından dolayı arttığı görülmüştür. Aynı durum kök paso içinde geçerlidir. Ara pasolarda ferrit miktarının biraz azaldığı gözlenmiştir. Katılaşma hızı ve pasolar arası ısıl işlemin etkisi ile bazı bölgelerde düzenli yapı gözlense de genellikle ostenit tanelerinin doğrusal bir uzaması mevcuttur. Isı etkisi altında kalan bölgelerin mikroyapısı ise ana mazlemelerin türüne göre farklılık göstermektedir. 304L bölgesinde ostenitik yapı sebebi ile hiçbir tane büyümesi gerçekleşmemiştir. Fakat ergime bölgesinden sonraki bölgede ferrit tanelerinin doğrusal uzama gerçekleştirdiği ve oran olarak ferrit tanelerinin kaynak metalinin diğer bölgelerine göre daha fazla yer aldığı bir yapı görülmüştür. Bu durumun 304L ana malzemenin seyrelmesi sonucu ilave metalin elementleri ile karışması sonucu elde edilen yeni kimyasal değerlerden kaynakladığı düşünülmektedir. Inconel 625 tarafının IEB bölgesi incelendiğinde, yüksek nikel içeriği sebebi ile katılaşmanın hemen hemen ostenit olarak gerçekleştiği görülmektedir. 119

ECJSE 2017 (1) 116-126 Nikel Bazlı Süper Alaşım Inconel 625 ile AISI 304L Paslanmaz E A B C D F A C D ER310 F 304L ER310 Inconel 625 Şekil 3. ER310 ilave metali ile birleştirilen 304L-Inconel 625 malzeme çiftinin mikroyapı görüntüleri 120

Tümer, M., Kerimak, M.Z. ECJSE 2017 (1) 116-126 Katılaşma üç adımı kapsar; birincil katılaşma on L (Sıvı) γ (Ostenit), buna mütakip ikincil katılaşma reaksiyonun da L (sıvı) (γ + NbC) meydana gelir. Devam eden geniş sıcaklık aralığını takiben son ötektik reaksiyonu L (sıvı) (γ + İntermetalik fazlar oluşur) meydana gelir. Bu durum daha düşük sıcaklık aralıklarında oluşur. Intermetalik fazların kimyasal kompozisyonu (Fe + Cr + Ni, 64.4% (in at.%)) ve (Nb + Mo + Ti, 35.6%), bu durum intermetalik fazların formları (A 2 B) ile uyum sağlar (A: Ni, Cr, Fe; B: Nb, Mo, Ti). Genel olarak interdentirik fazlar Nb bakımından zengindir ve bu fazların morfolojileri dentiritlerin yapısı ile ilgilidir. Bu fazlar birbirine birleşik bir ağ oluşturabilir. Intermetalik fazlar doğası gereği kırılgan olması nedeni ile kaynak metalinin kötü çekme süneklik, kırılma tokluğu, yorgunluk ve sürünme kopma özelliklerine neden olur (11-12). Katı çözeltiyle mukavemetlendirilmiş nikel bazlı malzemelerin IEB bölgesinde bu malzemelerin kaynak kabiliyetini ve özellikleri etkileyebilen bir takım reaksiyonlar olur. Bu reaksiyonlar yeniden kristalleşme, tane büyümesi, çökeltme oluşumu, tane sınırı segregasyonu ve sıvılaşmasıdır. Çoğu nikel alaşımı tavlanmış halde üretilip satıldığından, bu malzemelerde yeniden kristalleşme meydana gelmez. Bu tur malzemelerde sadece IEB de tane büyümesi meydana gelir(8). Tane büyümesinin miktarı kaynak esnasındaki ısı girdisine ve ana malzemenin mikro yapısına bağlıdır. Inconel 625 tarafındaki IEB bölgesi incelendiğinde epitaksiyel büyüme ile tane sınırı kalınlaşması açık olarak görülmektedir. Bu durum, bölgedeki ikincil fazların az ergime oluşumundan kaynaklanabilir. Inconel 625 tarafına yakın olan kaynak mikroyapısında eş eksenli dentritik kollarında bazı taneler arası ve taneler içi çökeltiler bulunmaktadır. 304L tarafında ise ergime sınırı boyunca tane sınırı kalınlaşması mevcut olup ostenitik paslanmaz çeliklerin yapısı gereği tane büyümesi bulunmamaktadır. Kaynak metali mikroyapısı daha açık tonda görülen dendritler arasındaki Nb ve Mo gibi ağır metallerin segregasyonunda dolayı, koyu dendtritik ağ ters ışınımlı elektron mikroskobunda daha açıkça görülür (13). 3.2. Kimyasal Analiz ER310 ve ERNiCriMo3 ilave metalleri ile birleştirilen 304L-Inconel 625 malzeme çiftinin kaynak metalinden kimyasal analiz sonuçları alınarak ergime sonucu meydana gelen kaynak metalinin kimyasal kompozisyonundaki değişiklikler araştırılmıştır. Analiz ölçümlerinden elde edilen sonuçlar Tablo 2 de verilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde; Inconel 625 malzemenin Ni içeriği sebebi ile ER310 ilave metali ile yapılan birleştirmede, ilave metalin Ni içeriği %21 olmasına karşın kaynak metalinde bu değer %25,28 e çıkmıştır. Diğer fark gösteren durum Mo içeriğinde olmuştur. ER310 ilave metali ile yapılan birleştirmede, ilave metalin Mo içeriği <%0,3olmasına rağmen kaynak metaline Inconel 625 tarafında meydana gelen seyrelme ile bu değer % 1,48 e çıkmıştır. Her iki ilave metal ile yapılan birleştirmede Cr miktarında ise önemli değişiklikler meydana gelmemiştir. Tablo 2. 304L-Inconel 625 malzeme çiftinin kaynak metalinden alınan elementel analiz sonuçları Fe C Si Mn Cr Mo Ni Nb Ti Al ER310 47,2 0,0694 0,336 1,31 23,23 1,48 25,28 0,537 0,0313 0,0618 ERNiCrMo3 6,78 0,0304 0,0932 0,136 22,2 7,88 58,8 3,45 0,126 0,286 121

ECJSE 2017 (1) 116-126 Nikel Bazlı Süper Alaşım Inconel 625 ile AISI 304L Paslanmaz E A B C D F A B D C E ER NiCrMo 3 ER NiCrMo 3 F Inconel 625 304L Şekil 4. ERNiCrMo3 ilave metali ile birleştirilen 304L-Inconel 625 malzeme çiftinin mikroyapı görüntüleri 122

Tümer, M., Kerimak, M.Z. ECJSE 2017 (1) 116-126 3.3. Çentik Darbe Testi ve Kırılma Yüzeyi İncelemeleri İlave metallerin birleştirilen 304L-Inconel 625 benzer olmayan malzemenin kaynak metalindeki çentik darbe tokluğuna etkisini incelemek amacı ile hazırlanan numunelere 20, -20 ve -60 o C deney sıcaklıklarında çentik darbe testleri uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafiksel olarak Şekil 5 de gösterilmiştir. Darbe deneyi sonuçlarında, ilave metal kimyasal içeriği ve deney sıcaklığının Charpy-V darbe tokluğunu etkilediği belirlenmiştir. ERNiCrMo3 ilave metali ile birleştirilen numunenin darbe tokluk değerleri test sıcaklığına bağlı olarak 100-88 Joule arasında değişmektedir. ER310 ilave metali kullanılarak yapılan numunelerde bu değer 92-87 Joule olarak elde edilmiştir. Çentik darbe deneylerinde ERNiCrMo3 ilave metalinin tokluğu ER310 paslanmaz çelik ilave metaline oranla az da olsa yüksektir. -60 o C de yapılan deneylerde her iki kaynak metalinde de aynı değerler elde edilmiştir. Şekil 5. Koruyucu gaz kompozisyonuna göre elde edilen ortalama çentik darbe enerjileri ER310 ilave metali ile birleştirilen 304L ve Inconel 625 malzemelerin oda sıcaklığında ve -60 o C uygulanan çentik darbe deneyi sonucu oluşan kırılma yüzeylerinin SEM fotoğrafları Şekil 6 da gösterilmiştir. Kırık yüzey görüntüleri incelendiğinde; genel olarak kırılma yüzey morfolojisi ostenitik paslanmaz çeliklerin kırılma yüzey morfolojisini sergilemekte, gamze şeklinde delikli bir ağ gibi kırılma yüzeyi görülmektedir. Bu görüntüye sahip kaynaklı birleştirmelerin sünek bir kırılma davranışı gösterdiği fakat -60 o C de yapılan testlerde yer yer gevrek bölgelerin olduğu görülmüştür. ERNiCrMo3 ilave metalin kullanıldığı birleştirmede kırılma yüzeyleri ER 310 ilave metaline göre biraz daha farklıdır. Özellikle SEM görüntülerinde fark edilen parlak Nb ve Mo gibi metallerin oluşturduğu intermetalik fazların olduğu düşünülmektedir. ER 310 ilave metaline benzer çukurlar matris içerisinde bulunmamaktadır. -60 o C de yapılan testlerde az da olsa gevrek kırılma bölgeleri ve derin çukurlar bulunmaktadır. 123

ECJSE 2017 (1) 116-126 Nikel Bazlı Süper Alaşım Inconel 625 ile AISI 304L Paslanmaz ER 310 +20 o C -60 o C ER NiCrMo3 +20 o C -60 o C Şekil 6. Çentik darbe numunelerinin kırılma yüzeyleri SEM görüntüleri 3.4. Mikrosertlik Deneyi TIG yöntemi ile birleştirilen 304L-Inconel 625 malzeme çiftinin kaynak bölgesi kesitinden alınan mikrosertlik değerleri grafiksel olarak Şekil 7 de gösterilmiştir. Kaynaklı birleştirmelerin kaynak metalindeki sertlik değerleri ER310 ilave metali ile yapılan birleştirmede 163-287 HV 0,1, ERNiCrMo3 ialve metalinde ise 191-310 HV 0,1 arasındadır. Kaynak metali ve ITAB dan alınan mikrosertlik değerlerine bakıldığında en sert bölge ERNiCrMo3 ile birleştirilen kaynak metalindedir. ERNiCrMo3 kaynak metali içerisindeki Mo içeriği, yüksek Ni içeriğine rağmen kaynak metalinin sertliğini artırmıştır. Ayrıca Inconel 625 kaynak metali IEB (Isı etkisi altındaki bölge) e yakın bölgede meydana gelen seyrelme nedeni ile kaynak metali sertliğinde bir miktar artış meydana gelmiştir. 124

Tümer, M., Kerimak, M.Z. ECJSE 2017 (1) 116-126 Şekil 7. Kaynak metalleri mikrosertlik değerleri 4. Sonuçlar ER310 kaynak metaline uygulanan çentik darbe testlerinde oda sıcaklığı ve -20 o C de, ERNiCrMo3 e göre daha düşük değerler elde edilmiştir. Isı etkisi altında kalan bölgelerin mikroyapısı ana malzemelerin türüne göre farklılık göstermektedir. Kaynak metali ve ITAB dan alınan mikrosertlik değerlerine bakıldığında en sert bölge ERNiCrMo3 ile birleştirilen kaynak metalindedir. Ana malzemelerin ergimesi sonucu kaynak metalinin elementel içeriği etkilenmiştir. 5. Teşekkürler Bu çalışma, Kocaeli Üniversitesi tarafından desteklenen projenin bir parçası olarak gerçekleştirildi (Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu (BAPK 2014-09). Çalışmalara destek veren Anadolu Döküm e teşekkür ederiz. Kaynaklar [1] Korrapati P.K., Avasarala V.K., Bhushan M., Ramkumar K.D., Arivazhagan N., Narayanan S., Assessment of Mechanical properties of PCGTA weldments of Inconel 625, Procedia Engineering, 75, (2014 ), 9 13 125

ECJSE 2017 (1) 116-126 Nikel Bazlı Süper Alaşım Inconel 625 ile AISI 304L Paslanmaz [2] Kumar K.G., Ramkumar K.D., Arivazhagan N., Characterization of metallurgical and mechanical properties on the multi-pass welding of Inconel 625 and AISI 316L, Journal of Mechanical Science and Technology 29 (3), (2015), 1039-1047 [3] Sireesha M., Shankar V., Albert S.K., Sundaresan S., Microstructural features of dissimilar welds between 316LN austenitic stainless steel and alloy 800, Materials Science and Engineering A292, (2000), 74 82 [4] Sireesha M.,, Albert S.K., Shankar V., Sundaresan S., A comparative evaluation of welding consumables for dissimilar welds between 316LN austenitic stainless steel and Alloy 800, J. Nucl. Mater. 279: 1, (2000), 65 76 [5] Lippold J.C., Kotecki D.J., Welding Metallurgy and Weldability of Stainless Steels, John Wiley&Sons, Amerika, 8-16, (2005) [6] Wang S., Ma Q., Li Y., Characterization of microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of dissimilar welded joint between 2205 duplex stainless steel and 16MnR, Materials and Design 32, (2011), 831 837 [7] Jang C., Lee J., Kim J.S., Jin T.E., Mechanical property variation within Inconel 82/182 dissimilar metal weld between low alloy steel and 316 stainless steel, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 85, (2008), 635 646 [8] John ND., Lippold J.C., Samuel D.K., Welding Metallurgy And Weldability of Nickel-Base Alloys 57-83, 2009 [9] Khalifeh A.R., Dehghan A., Hajjari E., Dissimilar Joining of AISI 304L/St37 Steels by TIG Welding Process, Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.) Vol.26, No. 6, (2013), 721-727 [10] Gunn N.R., Duplex Stainless Steels, Abington Publishing, England, (1997) [11] Silva C.C., Miranda H.C., Motta M.F., Farias J.P., Afonso C.R.M., Ramirez A.J., New insight on the solidification path of an alloy 625 weld overlay, Journal of Material Resaerch Technology, 2(3), (2013), 228 237 [12] Ram G.D.J., Reddy A.V., Rao K.P., Reddy G.M., Sundar J.K.S., J. Mater. Process Technol. 167 (2005), 73-82 [13] Sridhar R., Devendranath R.K., Arivazhagan N., Characterization of Microstructure, Strength, and Toughness of Dissimilar Weldments of Inconel 625 and Duplex Stainless Steel SAF 2205, Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.), 27(6), (2014), 1018 1030 126