Gaz altı ark kaynağı ile birleştirilmiş 3Cr12 malzemesinin mekanik ve mikroyapı özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and microstructural properties of 3Cr12 material joined by gas metal arc welding
Yazar: SERHAT TAŞÇI
Danışman: PROF. CEMİL ÇETİNKAYA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Paslanmaz çelik ailesinden 3Cr12, yapı çeliklerine oranla sağladığı yüksek korozyon direnci ve yakın mekanik özellikleri ile tanınmaktadır. Östenitik paslanmaz çelikler ile yapı çelikleri arasındaki boşluğu doldurmak için üretilen 3Cr12 ferritik paslanmaz çelikler, östenitik çeliklere göre korozyon direnci az olsa da, maliyeti ve mekanik özellikleri bakımından tercih sebebi olabilmektedir. Sahip olduğu kimyasal kompozisyon, 3Cr12'nin kaynaklanabilirliğini elverişli hale getirmektedir. Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynak kabiliyetlerine dair literatürde oldukça fazla çalışmalar bulmak mümkündür. 3Cr12 gibi özel ferritik paslanmaz çeliklerin kaynak kabiliyetine dair çalışmalar için aynı durum söz konusu değildir. Bu çalışmada 3Cr12 ferritik paslanmaz çelik, Ar ve CO2 karışımı koruyucu gaz altında üç farklı tel (ER308LSi, ER309LSi ve ER316LSi) kullanılarak gaz altı ark kaynağı yöntemi ile birleştirilmiştir. Kaynak bölgelerinden çıkarılan numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla çekme, eğme ve sertlik testleri gerçekleştirilmiştir. Kaynak bölgesine ait makro ve mikroyapısal değişiklikler incelenerek mekanik testlerden elde edilen veriler ile 3Cr12 malzemesinin kaynak kabiliyetine dair değerlendirmelerde bulunulmuştur. Mikroyapı incelemelerinde, ısıdan etkilenen bölgede (IEB) tane irileşmesi ve martenzitik yapılar görülmüştür. Çekme testi sonucunda kopma, IEB'de gerçekleşmiştir. Akma ve çekme mukavemetleri, ilgili standartlarda belirtilen asgari değerlerin üstünde, ana metale ait değerlerin ise altındadır. IEB'de sertlik değerlerinin arttığı tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen testlerden elde edilen veriler, kullanılan parametreler altında gerçekleştirilen kaynağın her üç tel için de başarılı olduğunu göstermiştir.

Abstract:
3Cr12, from the stainless steel family, is known for its high corrosion resistance and close mechanical properties compared to structural steels. 3Cr12 ferritic stainless steels, which are produced to fill the gap between austenitic stainless steels and structural steels, can be preferred in terms of cost and mechanical properties, although their corrosion resistance is lower than austenitic steels. Its chemical composition makes the weldability of 3Cr12 well. It is possible to find many studies in the literature on the weldability of austenitic stainless steels. The same is not the case for studies on the weldability of special ferritic stainless steels such as 3Cr12. In this study, 3Cr12 is welded using three different wires (ER308LSi, ER309LSi and ER316LSi) under Ar and CO2 mixed shielding gas by gas metal arc welding. Tensile, bending and hardness tests were carried out to determine the mechanical properties of the samples extracted from the weld zones. By examining the macro and microstructural changes of the weld zone, evaluations were made on the weldability of 3Cr12 material with the data obtained from the mechanical tests. In the microstructure studies, grain coarsening and martensitic structures were observed in the heat affected zone (HAZ). As a result of the tensile test, the rupture occurred in the HAZ. Yield and tensile strengths are above the minimum values specified in the relevant standards and below the values of the base metal. It was determined that the hardness values increased in HAZ. The data obtained from the tests carried out indicated that the welding performed under the parameters used was successful for all three wires.