WStE 355 inve taneli yapı çeliğinde ısı girdisi ve gerilemeleri azaltma ısıl işleminin ısının tesiri altındaki bölge (ITAB)`nin tokluğuna etkisi

Abstract

WStE 355 İNCE TANELİ YAPI ÇELİ?İNDE ISI GİRDİSİ VE GERİLMELERİ AZALTMA ISIL İŞLEMİNİN ISININ TESİRİ ALTINDAKİ BÖLGE (ITAB)' NİN TOKLU?UNA ETKİSİ M. Nazmi AYTAÇ Anahtar Kelimeler: İnce Taneli Yapı Çeliği, Isı Girdisi, Gerilmeleri Azaltma Isıl İşlemi, Isı Tesiri Altındaki Bölge (ITAB) ÖZET Alışılmış karbonlu çeliklerden daha iyi mekanik özelikler ve atmosferik korozyona daha fazla direnç sağlamak için yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelikler (HSLA) diye bilinen bir grup az alaşımlı çelik geliştirilmiştir. Bu çelikler Avrupa literatüründe ince taneli yapı çelikleri diye adlandırılırlar. Karbonlu çelik ve ince taneli çeliklerin arasındaki yapısal kaliteleri arasındaki başlıca fark kimyasal bileşimdir. Bu çelikler C ve Mn'a ilaveten daha fazla mukavemet, tokluk ve sertlik elde etmek için eklenen Cr, Nb, Ti, V, Al ve Cu gibi diğer elementleri de içerirler. Katı çözeltide 1100 °C nin üzerinde çözülebilen bu alaşım elementlerinin karbür, nitrür ve karbonitrürleri, tane sınırlarında ince bir şekilde dağılmıştır ve ostenitik fazın tane büyümesini sınırlarlar ki bu oluşum yüksek mukavemet ve tokluk özeliklerinin bir nedenidir. İnce taneli çelikler genellikle yüksek mukavemet ve ağırlıktan tasarrufun önemli olduğu hallerde kullanılırlar. İnce taneli çeliklerin tamamı inşaat makinaları, malzeme işleme ekipmanı, köprüler ve çeltk yapılar içeren geniş bir uygulama aralığında kullanılırlar. Bu çelikler genellikle sac, levha, şerit, içi boş ve dolu profiller ve özel kesitli parçalar biçiminde üretilir ve kullanıma sunulurlar. İnce taneli çeliklerörtülü elektrod ile ark kaynağı, tozaltı, gazaltı ve elektrik direnç yöntemleri ve yalın karbonlu yapı çelikleri için kullanılan kaynak yöntemlerinin herhangi biri ile rahatlıkla kayn%k edilebilirler. Karbon eşdeğerleri kaynaklanabilirlik açısından düşük tutulmaktadır. Bu çeliklerin metalürjik karakteristiklerine göre kaynak işleminin ısı girdisi, ısı tesiri altındaki bölgenin (ITAB) tokluk özeliğini önemli bir şekilde etkilemektedir. Isı tesiri altındaki bölgenin tokluğunu iyileştirmek için kaynaktan sonra gerilmeler azaltma ısıl işlemi uygulanmalıdır. Bu ısıl işlem standardlarda da önerilmektedir.Bu çalışmada, 17 mm kalınlığında WStE355 çeliği kullanılmıştır. Deney parçalarına `K` tipi kaynak ağzı açılmıştır. Bu levhalar gazaltı, tozaltı ve örtülü elektrod yöntemleri kullanılarak 5 paso ile oluk pozisyonunda kaynaklanmıştır. Daha önceki araştırmalar ve literatürden yararlanılarak saptanan optimum kaynak parametreleri kullanılmıştır., Kaynaklı levhalar üç kısma ayrılmıştır. Birinci grup deney parçaları kaynaklanan koşullarda kalmıştır. ITAB'nin tokluğunu iyileştirmek için ikinci grup parçalara 550 °C'de 2 saat süre ile, üçüncü grup parçalara da 650 °C de 2 saat süre ile gerilmeleri azaltma ısıl işlemi uygulanmıştır. Her bir durum için kaynaklı parçanın kaynak bölgesinde ITAB' den Charpy-V test numuneleri çıkarılmıştır. Çentik-darbe deneyi sıfırın altındaki dereceleri de içeren farklı sıcaklıklarda uygulanmıştır. Deney sonuçları, diğer yöntemlerden daha yüksek ısı girdisi olan tozaltı ark kaynağı ile kaynaklı parçalarda daha iyi ITAB tokluğunun sağlandığını göstermiştir. 650 °C'de 2 saat süre ile gerilmeleri azaltma ısıl işleminin de ITAB'nin tokluğunu diğerlerinden daha fazla arttırdığı gözlenmiştir.

THE EFFECT OF HEAT INPUT AND STRESS RELIEF HEAT TREATMENT ON THE TOUGHNESS OF THE HAZ ON THE FINE GRAINED STRUCTURAL STEEL WStE 355 M. Nazmi AYTAÇ Keywords: Fine Grained Structural Steel, Heat Input, Stress Relief Heat Treatment, Toughness, Heat Affected Zone (HAZ) ABSTRACT A group of low alloy steels that are designed to provide better mechanic properties and, sometimes, greater resistance to atmospheric corrosion than conventional carbon steels are known as `high strength low alloy (HSLA) steels`. They are also called as `fine-grained structural steels` in European Literature. The principal difference between structural grades of carbon steel and fine grained steel is chemical composition. These steels contain, in addition to carbon and manganese, other elements such as Cr, Nb, Ti, V, Al, Cu which are added to obtain greater strength, toughness and hardening qualities. Carbides, nitrides and carbonitride's of these alloying elements are finely dispersed at the grain boundries which could be solved over the 1100 °C in solid solution and they limits the grain grownt in austenitic phase of structure and it is the reason of the high strength and toughness properties. i Fine grained steels are generally used when saving in weight are important. All of these fine-grained steels are used in a wide range of applications, including construction machinery, materials-handling equipment, bridges and buildings. These steels are generally available in all standard wrought forms: HIsheet, strip, plate, structural shapes, bars, bar-size shapes and special sections. Fine grained steels are readily welded by any of the welding process used for plain carbon structural steels, including shielded metal arc, submerged arc, flux-cored arc, gas metal-arc and electrical resistance methods. The carbon equivalents are kept low for good weldability. According to their metallurgical characteristics, heat input of welding process are significantly effect the HAZ toughness properties. And, also stress-relief heat treatment could be applied after welding in order to improve HAZ toughness. In the specifications, stress-relief heat-treatment is recommended to reduce residual stresses of weldments. In this research, WStE 355 steel of 17 mm. thickness has been used. K-type weld groove has been prepared for each condition. These plates have been welded by using MAG, SMAW and SAW processes at flat position with 5 passes. Optimum welding parameters have been used which derived from provious investigations and literature. As-welded plates have been cut in three parts. One parts has been left as-welded condition. Stress relief heat treatment was applied to second part at 550 °C for 2 hours and to the third part at 650 °C for 2 hours in order to in order to improve HAZ toughness. For each conditions, Charpy-V test specimens have been prepared from the HAZ of the weld zone of weldments. Impact test has been carried out on specimens with different temperatures including subzero degrees. Test results have been shown that submerged arc welded specimens give better HAZ toughness by means of heat input is higher than other processes. It has been examined that stress relief heat treatment at 650 °C for 2 hours gives higher HAZ toughness than other.