مطالعه ریزساختاری و خواص مکانیکی اتصالات لیزری غیرمشابه بین فولاد زنگ‌نزن فریتی 430 و فولاد زنگ‌نزن دوفازی 2304 با هدف بهینه‌سازی نیروی شکست اتصالات

به‌منظور اتصال غیرمشابه میان ورق‌های فولاد زنگ‌نزن فریتی 430 و فولاد زنگ‌نزن دوفازی 2304 از فرایند جوشکاری لیزر nd:yag با حداکثر توان 280 وات استفاده گردید. در ابتدا به مطالعات ریزساختاری، تحولات فازی و تغییرات خواص مکانیکی در اثر جوشکاری پرداخته شد. سپس، بهینه‌سازی پارامتر‌های فرایند جوشکاری لیزر با هدف بهبود خواص مکانیکی و با استفاده از روش‌های آماری انجام شد؛ بنابراین؛ از روش طراحی آزمایش رویه سطح با تکنیک مرکب مرکزی جهت بهینه‌سازی پارامتر‌های موثر فرایند شامل توان لیزر، سرعت جوشکاری و عمق فوکوس استفاده شد و پارامتر‌های بهینه با درنظر گرفتن پاسخی مانند نیروی شکست اتصالات، تعیین شدند. بدین منظور، از آزمایش کشش تک‌محوره برای تعیین استحکام اتصالات و از میکروسکوپ نوری برای مشاهدات ریزساختاری و تغییر و تحولات فازی بهره گرفته شد. نتایج نشان می‌دهد که، با کاهش سرعت جوشکاری و افزایش توان لیزر میزان نیروی شکست اتصالات، حداکثر تا 3587 نیوتن افزایش می‌یابد. با توجه به نتایج تغییرات ریزساختاری، رشد دانه‌ها و وجود کاربید‌های پراکنده در منطقه جوش مشاهده گردید. همچنین تاثیر حرارت ورودی ناشی از تغییر پارامتر‌های جوشکاری لیزر، بر روی پروفیل ریزسختی مورد بحث و بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج، حداکثر میزان سختی در منطقه جوش نمونه‌ی با حرارت ورودی کم به‌دست آمد که میزان آن در حدود 332 ویکرز اندازه‌گیری شد.

An investigation on the microstructure and mechanical properties of dissimilar laser welded joint between AISI 430 ferritic stainless steel and AISI 2304 duplex stainless steel in order to optimize the fracture force of joints

In this research, dissimilar joint between AISI 430 ferritic stainless steel and AISI 2304 duplex stainless steel was made by Nd:YAG laser welding process. At first, microstructural and phase evolutions and also changes in mechanical properties due to the welding process were investigated. Hence, mechanical properties of weld joints were optimized using statistical methods. For this purpose, response surface methodology based on central composite design was used in order to find the optimum values of laser power, welding speed and defocusing distance and to obtain the maximum value of fracture force of joints. Uniaxial tensile test and optical microscopy were used to study the mechanical properties and structural features of weld joints, respectively. It was found that the fracture force of weld joints increases by decrease in welding speed and laser power and the maximum fracture force reached to 3587 N. Regarding microstructural evolutions studies, grain growth and presence of dispersed carbides in the fusion zone were observed. Finally, the effect of heat input on the hardness profile was evaluated and discussed. According to the result, the maximum hardness was obtained in the weld metal of the sample with low heat input and it was measured at about 332 vickers.