Characterization of microstructure and mechanical properties of laser-welded stainless steels

• Autorzy: Koclęga D. , Radziszewska A. , Kąc S. , Zowczak W. , Dębowska A. , Jędrusik M. , Petrzak P.

Identyfikatory

DOI

10.7494/mafe.2016.42.4.213

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka struktury i właściwości mechanicznych złączy spawanych wiązką laserową stali nierdzewnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work presents the laser welding of dissimilar X12CrCoWVNbN12-2-2 and X10CrNi18-10 steels. This system is of interest, as laser welding offers new flexibility in the joining of metals and laser welds (LWs) and are usually of high quality; they are obtained only after the optimization of process parameters. The aim of the work was to investigate the microstructure, chemical composition, and hardness changes of laser-welded steels. After laser welding, two zones were generated in the processed materials: a fusion zone and a heat-affected zone. Due to solidification, a refinement of the microstructure occurred in the fusion zone. Examinations of the chemical composition of particular melted areas showed the occurrence of Nb-rich precipitations. The laser welding of steels led to increased hardness in the fusion zone (about 240–530 HV0.3).

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań różnorodnych złączy spawanych wiązką laserową stali X12CrCoWVNbN12-2-2 i X10CrNi18-10. Zastosowanie wiązki laserowej jest wysoce użyteczne ze względu na nowe możliwości procesu wytwarzania i zwykle wysoką jakość złączy po optymalizacji procesu. Celem pracy była ocena mikrostruktury, składu chemicznego i zmian twardości w złączach spawanych wiązką lasera. Po procesie spawania zaobserwowano dwa główne obszary, tj. linię wtopienia i strefę wpływu ciepła. Podczas krystalizacji w obszarze przy linii wtopienia zaobserwowano rozdrobnienie struktury. Szczegółowa analiza składu chemicznego ujawniła występowania wydzieleń bogatych w Nb w obszarze metalu stopionego. Zaobserwowano, że spawanie laserowe prowadzi do wzrostu twardości w obszarze przy linii wtopienia.

Słowa kluczowe

EN

laser welding; stainless steel; microstructure; chemical composition; hardness

PL

spawanie wiązką lasera; stal nierdzewna; mikrostruktura; skład chemiczny; twardość

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 42, no. 4
• Strony: 213--224
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Koclęga D.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Krakow, Poland

autor

Radziszewska A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Krakow, Poland

autor

Kąc S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Krakow, Poland

autor

Zowczak W.

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Poland

autor

Dębowska A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Krakow, Poland

autor

Jędrusik M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Krakow, Poland

autor

Petrzak P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metal Engineering and Industrial Computer Science, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Zhu F.: Microstructural Evolution in Austenitic Stainless Steels for Extended Life Power Station Applications. Ph.D. Thesis, Loughborough University, 2011
• [2] Pańcikiewicz K., Tuz L., Ziewiec A., Żurek Z., Zielińska-Lipiec A., Kajda P.: Selected aspects of the welding alloys used at high temperature. In: Hernas A., Mazur H., Pasternak J., Bloki o nadkrytycznych parametrach pracy: nowe materiały hutnicze, technologie wykonania, procesy degradacji oraz ocena trwałości elementów ciśnieniowych kotła. Usługi Komputerowe i Poligraficzne, Gębka Jan, Gębka Dariusz, Bełchatów 2015, 307–316
• [3] Chehaibou A.: Metallurgical weldability of stainless steels. Welding International, 20, 7 (2006), 553–556
• [4] Nikulina A.A., Bataev A.A., Smirnov A.I., Popelyukh A.I., Burov V.G., Veselov S.V.: Microstructure and fracture behaviour of flash butt welds between dissimilar steels. Science and Technology of Welding and Joining, 20, 2 (2015), 138–144
• [5] Łomozik M., Zeman M., Brózda J.: Modern martensitic steels for power industry. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 12 (2012), 49–59
• [6] Yin Y., Faulkner R., Starr F.: Austenitic steels and alloys for power plants. Structural Alloys for Power Plants Procedia, 45 (2014), 105–152
• [7] Kwok C.T., Lo K.H., Chan W.K., Cheng F.T., Man H.C.: Effect of laser surface melting on intergranular corrosion behaviour of aged austenitic and duplex stainless steels. Corrosion Science, 53, 4 (2011), 1581–1591
• [8] Nasery Isfahany A., Saghafian H., Borhani G.: The effect of heat treatment on mechanical properties and corrosion behavior of AISI420 martensitic stainless steel. Journal of Alloys and Compounds, 509, 9 (2011), 3931–3936
• [9] Victor B.: Custom beam Shaping for High-Power Fiber Laser Welding. Welding Journal, 90, 6 (2011), 8–17
• [10] Lalik S., Adamski J., Balcerzyk A.: Testing of Welded Joints of Gas-Tight Pipe Walls Made of New Generation Martensitic Steel Type VM12-SHC. In: Szczotok A., Szkliniarz A., Mendala J. (eds.), Technologies and Properties of Modern Utility Materials XXIII, 2016, 71–74
• [11] Speicher M., Maile K., Klenk A.: Weld Behavior of Martensitic Steels and Ni-based Alloys for High Temperature Components. Procedia Engineering, 55 (2013), 414–420
• [12] Abanga R., Liska A., Krautza H.J.: Fireside corrosion of superheater materials under oxy-coal firing conditions. Energy Procedia, 40 (2013), 304–311
• [13] Scendo M., Chat M., Antoszewski B.: Oxidation Behaviour of Laser Welding of TP347HFG and VM12-SHC Stainless Steels. International Journal of Electrochemistry Science, 10 (2015), 6359–6377
• [14] Blicharski M.: Stale austenityczne odporne na pełzanie [Creep resistant austenitic stainless steels]. In: Hernas A., Pasternak J. (eds.), Powerwelding 2013: III Międzynarodowa naukowo-techniczna konferencja spawalnicza: materiały i technologie stosowane w budowie kotłów o parametrach nadkrytycznych o temperaturze pary do 700°C. Ostaniec, 3–4 października 2013. RAFAKO, Polskie Towarzystwo Spawalnicze, Gliwice 2013
• [15] Tasak E.: Metalurgia spawania. Wydawnictwo JAK, Kraków 2008
• [16] Scheaffler A.L.: Constitution diagram for stainless steel weld metal. Metal Progress, 56, 11 (1949), 680–680B
• [17] Kotecki D.J., Siewert T.A.: WRC-1992 constitution diagram for stainless steel weld metals: A modification of the WRC-1988 diagram. Welding Journal, 71 (5) 1992, 171–178