PLASMA ARC WELDABILITY OF TRIP STEELS

Abstract

ÖZET

Endüstride geniş kullanım alanı bulmaya başlayan TRIP çeliklerin mikroyapısı ferrit, beynit ve (%5-10) kalıntı östenit fazlarının matriste dağılımından ibarettir. Bu çeliklerin iyileştirilmiş mukavemet ve şekillendirilebilirliği genellikle yapılarındaki kalıntı östenitten kaynaklanmaktadır. Deformasyon sırasında kalıntı östenit fazı, martenzite dönüşerek yüksek mukavemet sağlamaktadır. TRIP çelikleri yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çeliklerin orta derecede şekil alma kabiliyetlerini iyileştirmek için geliştirilmiştir. Endüstride bilhassa otomobil darbe sönümleyici ve kiriş destekleyici parçalarının imalatında; yüksek mukavemet ve şekil alabilirliklerinden dolayı geniş yelpazede kullanılmaktadır. TRIP çeliklerinin kaynaklı birleştirmelerinde elektrik ark, gaz korumalı ark kaynaklarının yanı sıra direnç kaynak uygulamalarından faydalanıldığı literatür araştırmalarında göze çarpmaktadır. Ancak bu çeliklerin plazma ark kaynak kabiliyeti ile ilgili olarak yeterli bilgi bulunmamaktadır.

Ayrıca servis şartları göz önünde bulundurulduğunda TRIP çelik ana malzeme ve kaynaklı birleştirmelerin farklı sıcaklıklarda bekletildiklerinde mikroyapılarında ve mekanik özelliklerinde herhangi bir değişim olup olmadığı ile ilgili bir veriye rastlanılmamıştır.

Bu amaçla öncelikle çalışmada, otomotiv endüstrisinde yaygın kullanım alanı bulmaya başlayan 1.5 mm kalınlığındaki TRIP çelik sacın plazma ark kaynak kabiliyeti araştırılmıştır. İlave olarak boya kurutma, gerilim giderme ısıl işlemi ve servis şartları düşünülerek farklı sıcaklıklarda bekletilen TRIP çelik ana malzeme ve kaynaklı birleştirmelerin mikroyapısal ve mekanik özellik incelenmesi hedeflenmiştir. Bu sebeple; ana malzeme ve plazma ark kaynaklı birleştirmeler -50 °C, -20 °C, 0 °C, 25 °C, 100 °C, 200 °C, 300 °C, 400 °C, 500 °C, 600 °C, 800 °C ve 1000 °C sıcaklıkta 2 saat bekletilmiştir. Daha sonra oda sıcaklığında çekme testleri uygulanarak, statik çekme yükü etkisi altındaki davranışları incelenmiştir. Ayrıca kaynaklı bağlantıların üzerinde ana malzeme, ITAB ve kaynak metalini kapsayacak şekilde sertlik ölçümü gerçekleştirilmiştir. Kaynaklı numunelerin metalografik incelemeleri optik mikroskop, SEM, XRD ve EDX vasıtasıyla yürütülmüştür.

Elde edilen bulgulara göre; TRIP800 çelik çifti plazma ark kaynak yöntemiyle başarıyla birleştirilebileceği tespit edilmiştir. Ayrıca, TRIP800 çeliğinin ve plazma ark kaynaklı birleştirmelerinin mekanik özelliklerinin ve mikroyapısının farklı sıcaklıklarda iki saat süresince uygulanan soğuk işlem (soğuk ısıl işlem) ve ısıl işlem uygulamalarından etkilendiği belirlenmiştir.

ABSTRACT

The microstructure of TRIP steels, which are widely used industry, consists of the distribution of ferrite, bainite and (5-10%) residual austenite phases in the matrix. The improved strength and formability of these steels are usually due to the residual austenite in the structure. During deformation, the residual austenite phase transforms into martensite and provides high strength. TRIP steels have been developed due to their medium formability of high strength low alloy steels. It is widely used in the industry because of its high strength and formability in the manufacture of automobile damper and beam support parts. In the literature researches, electric arc, gas shielded arc welding as well as resistance welding applications are used in welded joints of TRIP steels. However, there is not enough information about plasma arc weldability of these steels.

In addition, when the service conditions were taken into consideration, there was no data on whether there is any change in the microstructure and mechanical properties of TRIP steel base material and welded joints when stored at different temperatures.

For this purpose, firstly, plasma arc weldability of 1.5 mm thick TRIP steel sheet which has started to be widely used in automotive industry was investigated. In addition, it was aimed to investigate the microstructural and mechanical properties of TRIP steel base material and welded joints, which were kept at different temperatures considering paint drying, stress relief heat treatment and service conditions. Therefore; base material and plasma arc welded joints are kept at -50 °C, -20 °C, 0 °C, 25 °C, 100 °C, 200 °C, 300 °C, 400 °C, 500 °C, 600 °C, 800 °C and 1000 °C for 2 hours and after tensile tests at room temperature behaviors of under the static load were examined. In addition, hardness measurement was performed on welded joints including base material, ITAB and weld metal. Metallographic examination of welded samples was carried out by optical microscope, SEM, XRD and EDX.

According to the findings; it has been determined that TRIP800 steel couple can be successfully joined with plasma arc welding method. In addition, it has been determined that the mechanical properties and microstructure of TRIP800 steel and plasma arc welded joints are affected by cold treatment (cold heat treatment) and heat treatment applications for two hours at different temperatures.