Study of microstructure, geometry and properties of laser beam welded joints made of S960QL structural steel and S304 corrosion-resistant steel

• Autorzy: Śliwiński Piotr , Piotrowski Maciej

Identyfikatory

DOI

10.26628/wtr.v93i1.1127

Warianty tytułu

PL

Badanie mikrostruktury, geometrii i własności spoin wykonanych metodą laserową blach ze stali konstrukcyjnej S960QL i stali odpornej na korozję S304

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Contemporary grades of structural steels are produced using a very advanced thermo-mechanical treatment processes, so their properties strongly depend on the obtained structure. Corrosion-resistant austenitic steels have a high hot cracking tendency. Therefore, it is advantageous to use welding technologies, such as laser welding, that limit the size of the joint and its heat-affected zones and thus the deformations caused by the welding process. Laser welding is also characterized by small amount of heat transferred into the material during the process which limits the hot cracking tendency. During the tests, 8 samples made of S960QL steel and S304 steel, were prepared using a Trumpf TruDisk 3302 laser welding device. The produced samples were subjected to macro- and microscopy metallographic tests. Static tensile test and bend test were also performed as well as a hardness Vickers test under a load of 100 N. Good quality joints were obtained, characterized by a small number of welding imperfections. All passed the tensile test, the rupture occurred in the base material of S304 steel. All joints passed the bend test. The hardness of the welded joints ranged from 430-480 HV.

PL

Współczesne gatunki stali konstrukcyjnych poddawane są bardzo zaawansowanym procesom obróbki cieplno-mechanicznej, przez co ich własności silnie zależą od uzyskanej mikrostruktury. Stale austenityczne odporne na korozję cechuje natomiast skłonność do pękania gorącego. Korzystne zatem jest zastosowanie technologii spawania, takich jak spawanie laserowe, ograniczających wielkość złącza oraz jego strefy wpływu ciepła, a co za tym idzie odkształcenia wywołane procesem spawania. Spawanie laserowe cechuje się również niskimi energiami liniowymi procesu ograniczającymi zjawisko pękania gorącego. Podczas badań przygotowano 8 złączy spawanych ze stali S960QL oraz stali S304wykonanych przy pomocy urządzenia do spawania laserowego firmy Trumpf, model TruDisk 3302. Wykonane złącza zostały poddane badaniom metalograficznym makro- oraz mikroskopowym, statycznej próbie rozciągania oraz zginania, a także dokonano pomiaru twardości metodą Vickersa pod obciążeniem 100 N. Uzyskano trwałe złącza o niewielkiej liczbie niezgodności. Wszystkie złącza pomyślnie przeszły próbę rozciągania, zerwania nastąpiły w materiale rodzimym stali S304. Wszystkie złącza pomyślnie przeszły próby zginania. Twardość spoin wahała się w zakresie 430-480HV.

Słowa kluczowe

EN

laser welding; structural steel; stainless steel; dissimilar joint; microstructure; geometry; properties; welded joint; S960QL; S304

PL

spawanie laserowe; stal konstrukcyjna; stal nierdzewna; złącze bimetalowe; mikrostruktura; geometria; własności; spoina; S960QL; S304

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Welding Technology Review
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 93, nr 1
• Strony: 15--23
• Opis fizyczny: Bibliogr 15 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Śliwiński Piotr

• Łukasiewicz Research Network - Institute of Welding, Poland

autor

Piotrowski Maciej

• Silesian University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Klueh R. L., King J. F., Austenitic stainless steel-ferritic steel weld joint failures. Welding Journal, 1982, 61.9, 302-311.
• 2. Banasik M., Dworak J., Spawanie elektronowe i laserowe – Podręcznik inżyniera, Spawalnictwo, Tom 2. Wydanie pierwsze, pod red. J. Pilarczyka. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 2018. ISBN 978-83-01-19180-1
• 3. Wyszyński D. (2016). Spawanie laserowe – wybrane metody. Welding Technology Review, 2016, Vol. 88(12). https://doi.org/10.26628/wtr.v88i12.717
• 4. Löffler K., 4 - Developments in disk laser welding, In Handbook of Laser Welding Technologies, Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, 2013, 73-102, https://doi.org/10.1533/9780857098771.1.73.
• 5. Sun Z., Ion J. C., Laser welding of dissimilar metal combinations. Journal of Materials Science, 1995, 30.17, 4205-4214.
• 6. Ślęzak T., Śnieżek L., Properties of welded joints made in high strength steel using laser technology. Biuletyn WAT, 2017, Vol. LXVI, Nr 1. DOI: 10.5604/01.3001.0009.9484
• 7. Kurc-Lisiecka A., Lisiecki A. Laser welding of the new grade of advanced high-strength steel domex 960. Materiali in tehnologije/Materials and technology, 2017, Vol. 51(2), 199-204, DOI: 10.17222/mit.2015.158
• 8. Tuz L., Evaluation of Microstructure and Selected Mechanical Properties of Laser Beam Welded S690QL High-Strength Steel. Advances in Materials Science, 2017, Vol. 18, 34-42. 10.1515/adms-2017-0039.
• 9. Lisiecki A., & Kurc-Lisiecka A., Automated laser welding of AISI 304 stainless steel by disk laser. Archives of Metallurgy and Materials, 2018, Vol. 63. DOI: 10.24425/amm.2018.125091
• 10. Hafez K. M., Katayama S., Fiber laser welding of AISI 304 stainless steel plates. Quarterly journal of the japan welding society, January 2009. DOI: 10.2207/qjjws.27.69s
• 11. Mousavi S. A. A. A., Gharedaghi A., Mastoori, M., Metallurgical Investigations of Laser Welding of AISI 304 Stainless Steel. Materials Science Forum, 2008, Vols. 580-582, 41-44. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.580-582.41
• 12. Berrettaa J. R., de Rossib W., das Nevesc M. D. M., de Almeidab I. A., Vieira Junior N. D. Pulsed Nd:YAG laser welding of AISI 304 to AISI 420 stainless steels. Optics and Lasers in Engineering, 2007, Volume 45, Issue 9, 960-966, ISSN 0143-8166
• 13. Ghusoon R. M. A., Mahadzir I., Hassan A. A. Fiber laser welding of dissimilar 2205/304 stainless steel plates. Metals, 2017, Vol. 7.12, 546.
• 14. Karta produktowa stali S960QL firmy STRENX Performance Steel. "Data sheet 2013 Strenx 960 2017-04-20", URL: https://www.ssab.pl/produkty/marki/strenx/products/strenx-960-e-f (dostęp 15.05.2020)
• 15. Materiały dotyczące stali S304 firmy Alfa-tech, URL: https://www.alfa-tech.com.pl/stale-wysokostopowe-o-specjalnych-wlasnosciach-stal-kwasoodporna-0h18n9 (Dostęp 15.05.2020)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).