Lazerle kaynaklanmış ANSI 304 paslanmaz çeliğinin gerilmeli korozyonçatlaması davranışı üzerinde lazer şok işlemenin etkisi ve mikroyapısal karakterizasyonu
The effect of laser shock peening on stress corrosion crack behavior of laser welded ANSI 304 stainless stail and microstuctral characterization
Yazar: BURÇAK KARDELEN KÖROĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİMGE İRİZALP
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Gerilme korozyonu = Stress corrosion ; Lazer kaynağı = Laser welding ; Çelik malzemeler = Steel materials

Özet:
Nd: YAG lazer kaynak sistemi kullanılarak 2 mm kalınlığında 304 paslanmaz çeliğinin kaynağı üç faktörün üç farklı seviyesinde gerçekleştirilmiştir; bunlar tepe gücü, kaynak hızı ve darbe süresidir. Kaynak geometrisinin kalite
özelliklerini ortaya koymak için çok-yanıtlı optimizasyon problemi geliştirilmiş ve Taguchi yöntemine dayalı gri ilişkisel analiz optimizasyonda etkili bir yaklaşım sunmak için kullanılmıştır. Geliştirilen regresyon denklemleri
parametrelerin ortogonal düzendeki seviyelerinden farklı değerler için test edilmiştir. Kaynaklanmış malzemeler, mikroyapı ve mekanik özellikler açısından karakterize edilmiştir. Krater ve ısı girdisi arasında doğrusal bir ilişki olduğu bulunmuştur. En yüksek ısı girdisinde, kaynak dikişleri önemli ölçüde genişlemiş ve krater derinleşmiş, bu alandaki sertlik artarken çekme dayanımı ve süneklik azalmıştır. 2 mm 304 paslanmaz çeliğinin kaynağında iyi mukavemet, iyi süneklik ve kaynak dikişi morfolojisi açısından kullanılabilir lazer kaynak parametreleri ortaya konmuştur. Son bölümde, kaplamalı ve kaplamasız lazer şok işleme (LP) işlemi lazer-kaynaklı numunelere uygulanmış, mikroyapı gelişimi, mekanik özellikleri ve gerilmeli korozyon çatlaması (GKÇ) üzerindeki etkisi ortaya konmuştur. GKÇ davranışı, havada ve ağırlıkça %3,5 ağ. NaCl+0,5 mol/L H 2 SO 4 çözeltisinde yavaş-gerinim hızı testi ile incelenmiştir. Mikrosertlik profilleri ve mikroyapıları incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. LP işlenmiş yüzey,
X-ışını kırınım yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Sonuçlar kaplamasız LP'nin GKÇ performansını geliştirmekle beraber yüzey tabakasının mikrosertliğini arttırmak için de etkili bir yöntem olduğunu göstermiştir. Bu
gelişmelerin, yoğun deformasyon bantlarının oluşumunda yüksek-gerinimli plastik deformasyondan kaynaklanan gerinim sertleştirme etkisi ile ilişkisi olduğu gösterilmiştir. Sonuçlar ayrıca LP işleminin GKÇ duyarlılık indeksi
üzerindeki etkilerinin ana metaldeki martenzitik faz dönüşümüne bağlı olduğunu göstermektedir. Yüzeydeki çekme tipi kalıntı gerilme, kaplamasız LP'nin termomekanik etkisini temsil etmektedir. Kaplamasız LP malzeme üzerinde
termal ve mekanik etkilerin birleşik bir etkisini sunmuş olsa da hem mekanik hem de korozif davranışlar açısından etkili ve kullanışlı bir yöntemdir.

Abstract:
By using Nd: YAG laser welding system, 2 mm thick 304 stainless steel was welded in bead-on-plate configuration in three different levels of three factors; these are peak power, welding speed and pulse duration. The multi-response optimization problem was developed to reveal the quality characteristics of the weld geometry and
the grey relational analysis based on the Taguchi method was used to provide an effective approach in optimization. The developed regression equations were tested for values ​​different from the levels of the parameters in the orthogonal array. The welded materials were characterized in terms of microstructure and mechanical properties. A linear relationship has been found between the crater and heat input. However, the gradual increase in heat input is not directly related to penetration. At the highest heat input, the weld beads have expanded significantly and the crater has deepened, while the hardness in this area has increased, and the tensile strength and ductility have decreased. Laser energy has increased the ferrite network, creating
finer ferrites. Usable laser welding parameters for welding of 2mm 304 stainless steel have been identified in terms of good strength, ductility and weld bead morphology. In the last section, the influence on the microstructural development, mechanical properties and stres corosion cracking SCC of laser shock peening LP (with and without coating) laser-welded samples has been presented. SCC behavior was examined in air and in solution (3,5 % NaCl+0.5mol/L H 2 SO 4 ) with slow-strain rate test. Microhardness profiles, microstructures were examined and compared. The LPed surface was analyzed using the X-ray diffraction method. The results show that LP without coating is an effective method to increase the SCC performance as well as increase the microhardness of the surface layer. These developments have been shown to correlate with the strain hardening effect resulting from high-strain plastic deformation in the formation of dense deformation bands. The results also show that the effects of LP treatment on the SCC susceptibility index depend on martensitic phase transformation in the base metal. Tensile residual stress on the surface represents the thermomechanical effect of LP without coating. LP without coating process shows a combined effect of thermal and mechanical effects on the material, it is an effective and useful method in terms of both mechanical and corrosive behavior.