Düşük martenzitik dönüşüm sıcaklığına sahip kaynak elektrodu geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of low temperature transformation (LTT) welding electrodes
Yazar: OKAN ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Direnç = Strength ; Kalıntı gerilmeleri = Residual stresses ; Kaynak elektrodu = Welding electrode ; Kaynak performansı = Welding performance ; Martensit = Martensite

Özet:
Yüksek mukavemetli çeliklerin kaynağında distorsiyon ve kalıntı gerilme dikkat edilmesi gerekli hususlardır. Kaynaklı levhada kalıntı gerilmelerin varlığı kaynağın yorulma dayanımını düşürür ve yapısal kararlılığı olumsuz etkiler. Ticari ilave tel ve elektrotlar ile kaynak edilen çeliklerde distorsiyon oluşumu zaman ve enerji sarfiyatına neden olan ve çevreye zararlı düzeltme işlemlerini gerektirir. Fakat, bahsedilen distorsiyon düzeltme işlemlerinde dizayn açısından kompleks yapılarda sınırlamalar ile karşılaşılmaktadır. İmalat endüstrisinde değişik yöntemler kullanılarak distorsiyon düzeltme işlemleri gerçekleştirilmektedir. Kaynaklı yapı dizaynında geliştirmeler ve ısı dağılım kontrollerinin dışında, yeni geliştirilen düşük sıcaklık dönüşümlü (LTT= Low Temperature Transformation) ilave dolgu malzemeleri geleneksel yöntemlere alternatif olarak ortaya çıkmıştır. LTT kaynak dolgu malzemeleri ile yapılan kaynaklarda düşük sıcaklıkta gerçekleşen martensitik dönüşüm sonucu oluşan hacim artışı soğuma sonucu gerçekleşen hacim küçülmesinden daha büyüktür. Bu sayede, kaynak dikişi ve ısıdan etkilenen bölgede (ITAB) düşük çekme gerilmeleri, hatta basma gerilmeleri oluşabilmektedir. Dolayısıyla düşük kalıntı çekme gerilmelerine sahip kaynaklı yapılarda, gerilmeli korozyon çatlağı ve soğuk çatlak gibi hasarlarda daha yüksek direnç ve uzun yorulma ömrü gözlemlenmiştir.Bu çalışmada, yüksek mukavemetli ticariadıyla Domex 500 MC çeliği levhalar hem konvansiyonel hem de yeni geliştirilen LTT elektrotlar kullanılarak kaynak edilmiştir (elektrod çapı: 2.5 mm). Her iki elektrod için Martenzit dönüşüm sıcaklığı (Ms) Steven-Haynes formülü kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmanın ana amacı farklı elektrotlar ile elde edilen kaynakların içyapı ve mekanik davranışlarını karşılaştırmaktır. Kaynaklı levhaların içyapı karakterizasyonları yapılmış ve kaynaklı levhalardan çıkarılan numuneler distorsiyon ölçümü, mekanik testler ve korozyon testlerine tabi tutulmuşlardır.

Abstract:
Controlling the distortion and residual stresses are the most common concerns in the welding of high strength steels. Residual stresses caused by the welding process may significantly influence the structural integrity and may also reduce the fatigue strength of the joints. Also, after welding processes, the formation of distortion leads to time-energy consuming and environmentally detrimental correction operations. But, correction operations can be limited by the complexity of the structural design. The distortion generated by welding can be decreased by using different mitigation techniques. Apart from the constructional design and heat control, low temperature transformation welds (LTT) can be considered as an alternative to conventional approaches. In the welds produced using newly developed low temperature transformation (LTT) fillers, volumetric expansion resulting from martensitic transformation superimposes the cooling-specific contraction and thus low tensile residual stresses or even compressive residual stresses are obtained in the weld and heat affected zone (HAZ). The philosophy of the LTT welds can be explained as the formation of martensite from austenite crystal structure at low temperatures, the contraction is reversed to expansion. Thus, the welded structures with low residual stresses display better properties such as fatigue life, stress corrosion cracking and resistance to cold-cracking.In this study, high strength Domex 500 steel plates were welded using both conventional high strength electrodes and LTT electrodes with 2.5 mm diameter. Ms temperatures of both LTT and conventional electrodes were calculated with Steven-Haynes equation. The main objective of this study was to compare the performance of newly developed LTT electrodes and conventional electrodes. The resulting welded joints were examined with respect to distortion analysis, microstructure, mechanical and corrosion properties.