Östenitik (304) ve ferritik (430) paslanmaz çeliklerin bakır aratabaka kullanılarak difüzyon kaynağı ile birleştirilmesi
Joining austenitic (304) and ferritic (430) stainless steels by diffusion welding using copper interlayer
Yazar: GAMZE TOSUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALUK KEJANLI
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Anova testi = Anova test ; Difüzyon kaynağı = Diffusion welding ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Taguchi deneyleri = Taguchi experiments

Özet:
Paslanmaz çelik malzemeler otomotiv parçaları, biyomedikal aletler, mutfak eşyaları, ısı eşanjörleri, nükleer santraller, uzay ve havacılık gibi daha birçok alanda sıklıkla kullanılan bir malzeme türüdür. Paslanmaz çeliklerin korozyona (paslanmaya) karşı dayanıklılığı, farklı sıcaklık aralıklarında çalışma imkanı sunması, uzun ömürlü ve üretiminin kolay olması gibi özellikleri nedeniyle tercih edilmektedirler. Paslanmaz çelik malzemeleri arasında östenitik (AISI 304) ve ferritik paslanmaz çelik (AISI 430)  malzemeleri endüstride en çok kullanım ağına sahip iki türüdür. Östenitik paslanmaz çelikler yüzey kalitesi, iyi korozyon direnci, yüksek mukavemet ve iyi kaynaklanabilme özellikleri nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedirler. Diğer sıklıkla kullanılan paslanmaz çelik grubu ise ferritik paslanmaz çeliklerdir. Östenitik paslanmaz çeliklere kıyasla maliyetleri daha düşük ve yüksek korozyon direncine sahiptir. Ayrıca ferritik paslanmaz çelikler mıknatıslanma özelliğine de sahiptir.
Bu çalışmada östenitik paslanmaz çelik (AISI 304) ve ferritik paslanmaz çelik (AISI 430) malzemeler, 200 μm kalınlığında bakır folyo aratabaka kullanılarak difüzyon kaynağı tekniği ile birleştirilmiştir. Difüzyon kaynağı, 960, 980 ve 1000°C sıcaklıklarda, 45, 60 ve 75 dakika sürelerde,1,2 ve 3 Mpa basınç altında argon gazı atmosferinde birleştirilmiştir. Malzemelerin mekanik mukavemetlerini belirlemek için mikro sertlik ve çekme testleri uygulanmıştır. Ayrıca deneylerde Taguchi optimizasyon yöntemi ile Varyans (Anova) analizleri yapılıp en etkili parametreler bulunmuş ve deneyin güvenilirlik seviyesi tespit edilmiştir. Sertlik değerleri incelendiğinde 430 paslanmaz çelik tarafında 75 dakika bekleme süresinde 1000 °C sıcaklığında birleştirilmiş numunede 279 HV olarak ölçülmüştür. Ara kesit bölgesinde en yüksek sertlik değeri de aynı sıcaklık ve süredeki numunede 125 HV olarak ölçülmüştür. Çekme testi gerçekleştirilen tüm numuneler incelendiğinde artan sıcaklık ve bekleme sürelerinde çekme dayanımlarında artışın olduğu gözlemlenmiştir. En yüksek çekme mukavemeti 75 dakika ve 1000°C sıcaklığındaki numunede 491,582 MPa olarak ölçülmüştür. Ayrıca tüm numuneler de sorunsuz kaynak bağlantıları gözlenmiştir.

Abstract:
Stainless steel materials are a type of material that is frequently used in many areas such as automotive parts, biomedical instruments, kitchenware, heat exchangers, nuclear power plants, space and aviation. Stainless steels are preferred because of their resistance to corrosion (rusting), their ability to work in different temperature ranges, their longevity and ease of production. Among the stainless steel materials, austenitic (AISI 304) and ferritic stainless steel (AISI 430) materials are the two types with the most usage network in the industry. Austenitic stainless steels are frequently preferred due to their surface quality, good corrosion resistance, high strength and good weldability. Another frequently used stainless steel group is ferritic stainless steels. Compared to austenitic stainless steels, it has lower costs and higher corrosion resistance. In addition, ferritic stainless steels have the property of being magnetized.
In this study, austenitic stainless steel (AISI 304) and ferritic stainless steel (AISI 430) materials were joined by diffusion welding technique using a 200 μm thick copper foil interlayer. The diffusion source was combined in an argon gas atmosphere at temperatures of 960, 980 and 1000°C, for 45, 60 and 75 minutes. Microhardness and tensile tests were applied to determine the mechanical strength of the materials. In addition, variance (Anova) analyzes were performed with the Taguchi optimization method in the experiments, and the most effective parameters were found and the reliability level of the experiment was determined. When the hardness values were examined, it was measured as 279 HV on the 430 stainless steel side in the combined sample at a temperature of 1000°C with a waiting time of 75 minutes. The highest hardness value in the cross-sectional region was measured as 125 HV in the sample at the same temperature and time. When the tensile test was performed on all samples, it was observed that the tensile strength increased with increasing temperature and waiting times. The highest tensile strength was measured as 491.582 MPa in the sample at 75 minutes and 1000°C temperature. In addition, seamless weld joints were observed in all samples.