304-430 Paslanmaz Çeliklerin Bakır Aratabaka Kullanılarak Difüzyon Kaynağı ile Birleştirilmesi ve Kaynak Mukavemetinin Optimizasyonu

Öz

Paslanmaz çelikler mimari yapılarda, inşaat, otomotiv, ulaşım, gıda ve medikal gibi birçok sektörde geniş bir kullanım ağına sahip bir malzemedir. Bu malzemelerin korozyon direncinin yüksek olması, bakım maliyetlerinin düşük olması, mükemmel süneklikleri, kırılmadan önemli darbeleri emebilmeleri ve estetik görüntü sunması bu malzemeleri cazip kılmaktadır. Paslanmaz çeliklerin metalürjisi karmaşıktır ve üretim sürecinin nihai özellikleri üzerinde daha yüksek bir etkisi vardır. Üretim süreçlerinde kazandırılan bu özellikler, östenitik 304 kalite malzemeler kaynak yapılabilirliği yüksek, 430 kalite ferritik paslanmaz çelikler ise kaynaklanma kabiliyetlerini azaltan etkiye neden olur. Bu çalışmada farklı kaynaklanma kabiliyetine sahip 304 ve 430 kalite paslanmaz çeliklerin katı faz difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliği ve birleşmeye ara tabakanın etkisi araştırılmıştır. Numuneler 960, 980 ve 1000ºC sıcaklıkta ve 45, 60 ve 75 dakika sürelerde, 1, 2 ve 3 MPa basınç altında atmosfer kontrollü fırında bakır ara tabaka kullanılarak difüzyon kaynağı tekniğiyle birleştirilmiştir. Numunelerin kaynak bölgesi mikroskopla, incelenmiş ve difüzyon alanındaki bakır ara tabakanın ana malzemelere dağılımı gözlenmiştir. Malzemelerin mekanik mukavemetlerini belirlemek için mikro sertlik ve çekme testleri uygulanmıştır, deneylerde Taguchi optimizasyon yöntemi ile Varyans (Anova) analizleri yapılıp en etkili parametreler bulunmuş ve deneyin güvenilirlik seviyesi tespit edilmeye çalışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Difüzyon Kaynağı
• AISI 304
• AISI 430
• Mikrosertlik
• Taguchi
• Anova

References

1. [1] S. Detriche, et al., “XPS fast depth profile of the native oxide layers on AISI 304, 316 and 430 commercial stainless steels and their evolution with time,” Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 243, pp.146970, 2020.
2. [2] Y. Chen, et al., “Experimental study on seismic behavior of welded H-section stainless steel beam-columns”, Engineering Structures, 259, pp.114105, 2022.
3. [3] N.R. Baddoo, “Stainless steel in construction: a review of research, applications, challenges and opportunities”, Journal of Constructional Steel Research, 64 (11) pp. 1199-1206, 2008.
4. [4] A. Aran, M. A. Temel, Paslanmaz Çeliklerin Üretimi, Kullanımı, Standartları, Sarıtaş Teknik Yayın No:1, (2004). İstanbul: Acar Matbaacılık A.Ş.
5. [5] H. Uzun, “Paslanmaz Çeliğin Fiber Lazerle Kesilmesinde İşleme Parametrelerinin Optimizasyonu,” Karabük Üniv., Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Karabük, 2019.
6. [6] G. Güç, “Lazer Kaynak İle İşlenmiş Ferritik Paslanmaz Çeliklerin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi,” İstanbul Teknik Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilimdalı. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 2021.
7. [7] Y. Kaya, "AISI 304 ve AISI 430 Paslanmaz Çeliklerin TIG, MIG ve Örtülü Elektrod Ark Kaynağıyla Birleştirilebilirliğinin Araştırılması," Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 25. 549-557, 3, 2010.
8. [8] M., Taskin, U., Caligülü, M., Türkmen, “X-Ray Tests of AISI 430 and 304 Stainless Steels and AISI 1010 Low Carbon Steel Welded by CO2 Laser Beam Welding”, Materials Testing, 53 (11-12), 741-747, 2011. DOI: 10.3139/120.110283

9. [9] U., Caligülü, M., Taskin, H., Kejanli and Orhan, A., “Interface characterization of CO2 laser welded austenitic stainless steel and low carbon steel couple”, Industrial Lubrication and Tribology, 64(4), 196–207, 2012. DOI: 10.1108/00368791211232744
10. [10] U. Çalıgülü, “AISI 304–430 paslanmaz–AISI 1010 çelik çiftlerinin lazer yöntemi ile kaynağında birleşme özelliklerinin incelenmesi,” Fırat Üniversitesi, Doktora Tezi, Elazığ, 2009.
11. [11] B. Szwed, M. Konieczny, “Evaluation of corrosion resistance of titanyum/stainless steel diffusion joints bonded by interlayer’s made of pure metals,” Materials Science and Engineering, Vol. 461. No:1., IOP, Publishing, 2018.
12. [12] H. Kejanlı, “Diffusion welding of stainless steel 304L/Monel K-500 composite materials produced with different methods,” Advanced Composites Letters. January, 2020.
13. [13] G. Guolin, at all, “Interfacial properties of friction stir lap welded 430/304 stainless steels using Cu interlayer,” Materials Letters, 284, 129027, 2021.
14. [14] I. Hajiannia, M. Shamanian, M. Kasiri, “Microstructure and mechanical properties of AISI 347 stainless steel/A335 low alloy steel dissimilar joint produced by gas tungsten arc welding”, Mater Des, 50 pp, 566-573, 2013.
15. [15] W. P. Risk, G. S. Kino, and H. J. Shaw, “Fiber-optic frequency shifter using a surface acoustic wave incident at an oblique angle,” Opt. Lett., vol. 11, no. 2, pp. 115–117, Feb. 1986.
16. [16] M. Taşkın, S. Ozan, “AISI 430-AISI 1010 çelik çiftinin Cu aratabaka kullanılarak yapılan TLP difüzyon kaynağında sıcaklığın birleştirmeye etkisinin araştırılması,”Fırat Üniversitesi Doğu Araştırmaları Dergisi, 2. 3: 180-184, 2004.
17. [17] M. Balasubramanian, “Characterization of diffusion-bonded titanium alloy and 304 stainless steel with Ag as an interlayer,” Int J Adv Manuf Technol, 82:153–162. 2016.
18. [18] S. Çelik, İ. Ay, “Koruyucu Gaz Altında Difüzyon Kaynağı ve Uygulaması,” Tr. J. of Engineering and Environmental Science, 23, 63 – 70, 1999.
19. [19] H. Kejanlı, M. Avcı, “T/M yöntemiyle üretilmiş Mg-Ti alaşımının difüzyon kaynağı ile birleştirilmesine aratabakanın etkisi,” Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 9 (1), 279-289, 2018.
20. [20] T. Osmanoğlu, “AISI 304 VE 430 Kalite Paslanmaz Çeliklerin Mikroyapılarına, Mekanik Özelliklerine ve Korozyon Davranışlarına Soğuk Deformasyonun Etkileri,” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2012.
21. [21] M. Konar, “DP600 - 8XXX serisi alüminyum alaşımının CMT tekniği ile birleştirilebilirliğinin incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017.
22. [22] I., Kirik, N., Ozdemir, E. H. Fırat, and U., Caligülü, "Optimization of Tensile Strength of Friction Welded AISI 1040 and AISI 304L Steels According to Statistics Analysis (ANOVA)", Materials Testing, Vol. 55, 06/2013, pp. 435-441, 2013. DOI: 10.3139/120.110455