ZIRH ÇELİKLERİNİN KAYNAĞINDA HİDROJEN İÇERİĞİNİN RAMAN SPEKTROSKOPİ YÖNTEMİ İLE ANALİZ EDİLMESİ

Year 2016, Volume: 57 Issue: 674, 50 - 56, 30.03.2016

Göksel Durkaya , Hakan Kaplan Barış Çetin , Murat Gürleyik Ali Rıza Pişkin Kıvılcım Ersoy , Halim Meço

Abstract

Yüksek dayanımlı çeliklerin özel bir sınıfı olan zırh çeliklerinin kaynaklı birleştirmesinde karşılaşılan
en büyük sorunlardan biri soğuk çatlaklardır. Soğuk çatlakların oluşum mekanizması günümüzde bile
tam olarak belirlenememiş olsa da en büyük risk faktörünün ortamda veya çelik alaşımında bulunan
hidrojen içeriği olduğu bilinmektedir. Literatürde farklı görüşler olsa da genel bir kabul olarak, 5 ppm
değerinden daha yüksek oranda hidrojen içeren çelik malzemelerde yüksek oranda soğuk çatlak riski
bulunmaktadır. Bu değerin üzerindeki çözülmüş hidrojen miktarı, ince çatlaklara, hidrojen gevrekliği
ve kabarcıklanmasına yol açarak çeliğin mekanik performansını yıkıcı şekilde etkileyebilmektedir.
Raman spektrometresi ise temel olarak fonon titreşimleri ile ışığın etkileşimini analiz ederek malzemenin kimyasal özelliklerini tespit etmeye yarayan tahribatsız bir yöntemdir. Bu çalışmada, hidrojenin, çeliğin moleküler yapısına etkisini incelemek için Raman spektroskopi ölçümleri yapılmıştır. Bu
ölçümlerde kaynak bölgesinde analizler yapılarak karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen, bağ yapılarının
oluşum dinamikleri analiz edilmiştir.

Keywords

Çelik, hidrojen içeriği, soğuk çatlak, Raman spektroskopi

INVESTIGATION OF THE HYDROGEN CONTENT IN WELDING OF ARMOR STEELS BY RAMAN SPECTROSCOPY

Abstract

Cold crack formation is one of the major challenges in welding of armor steels which is a special
class of high strength steels family. Although the origin and the pathways leading to cold crack mechanism are not completely understood, it is a well-known fact that the existence of ambient hydrogen
in steel alloy or weld pool plays the major role. Generally, it is accepted that steels with hydrogen
content more than 5 ppm have high tendency in cold cracking. Having hydrogen content superior to
this specific value may cause hairline cracks, hydrogen embrittlement or hydrogen blistering which
result in catastrophic deviations in mechanical properties. On the other hand, Raman spectroscopy is
a non-destructive testing method that is used to determine chemical composition and molecular strain
in materials by utilizing phonon vibrations. In this study, Raman spectroscopy experiments have been
performed on welded armor steels in order to analyze the bonding dynamics of carbon, hydrogen,
oxygen, and nitrogen.

Keywords

Steel, hydrogen content, cold crack, Raman spectroscopy

References

• 1. Goo, B. C., Seo, J. W., Yang S.Y. 2010. “Analysis of Welding Residual Stresses and Its Applications,” Finite Element Analysis, D. Moratal (Ed.), InTech, Croatia.
• 2. Billur, E., Çetin, B., Gürleyik, M. 2016. “New Generation Advanced High Strength Steels: Developments, Trends and Constraints,” International Journal of Scientific and Technological Research vol 2, no.1, p. 50-62.
• 3. Oğuz, B. 1985. Karbonlu ve Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı, OERLIKON Yayını, online, http://www.oerlikon.com.tr/files/karbonlu_celiklerin_kaynagi.pdf, son erişim tarihi: 10.11.2015.
• 4. Pokhodnya, I., K., Shvachko, V., I. 1996. “Cold Cracks in Welded Joints of Structural Steels,” Material Science, vol. 32, no. 1, p. 45-55.
• 5. Dainelli, P., Maltrud, F. 2012. “Management of Welding Operations with High Strength Steels,” Soudage et Techniques Connexes, p. 37-42.
• 6. Birnbaum, H. K. 1986. "Hydrogen Embrittlement," Encyclopedia of Materials Science and Engineering, M. B. Bever, (Ed.), Pergamon Press, Oxford, p. 2240.
• 7. Shirband, Z., Shishesaz, M. R., Ashrafi, A. 2011. “Hydrogen Degradation of Steels and Its Related Parameters, A Review,” Phase Transitions, vol. 84, nos. 11–12, p. 924–943.
• 8. Yen, S. K., Tsai, Y. C. 1996. “Critical Hydrogen Concentration for the Brittle Fracture of AISI 430 Stainless Steel,” Journal of the Electrochemical Society, vol. 143 (9), p. 2736-2741.
• 9. Ersöz, A. (Ed.) 2010. Aletli Analiz Anadolu Üniversitesi Yayınları, Eskişehir, s. 114.
• 10. Cetin, B., Durkaya, G., Kaplan, H. 2015. “A New Generation, Promising Engineering Material: Cubic Boron Nitride (cBN),” Hittite Journal of Science and Engineering, vol. 2 (1) p. 85-90.
• 11. http://www.horiba.com/fileadmin/uploads/Scientific/Documents/Raman/bands.pdf, son erişim tarihi: 10.11.2015.