Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi

Yıl 2020, Cilt: 35 Sayı: 2, 803 - 818, 25.12.2019

Hakan Aydın Mümin Tutar Kemal Davut Ali Bayram

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.530292

Öz

Çalışmada, %15 deforme edilmiş TWIP saclarının elektrik direnç punta kaynağıyla birleştirmelerinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Mikroyapı karakterizasyonunda optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), SEM/Enerji dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (SEM-EDS) ve SEM/Elektron Geri Saçılım Kırınımı (SEM-EBSD) teknikleri kullanılmıştır. Mekanik özelliklerin belirlenmesinde, mikrosertlik ölçümleri ve çekme testleri yapılmıştır. Kaynak akımı artışı ile erime bölgesindeki kaynak boşlukları azalırken, çekirdek çapı, çökme miktarı ve ısı tesiri altındaki bölge (ITAB) genişliği yaklaşık lineer bir şekilde artmıştır. Kaynak bölgesinde deformasyon ikizleri ortadan kalkarken, ITAB’da iri tavlama ikizleri ortaya çıkmıştır. Ayrıca, kaynak akımı artışıyla ITAB’daki tane irileşmesi ve ikiz kalınlıkları artmıştır. Ancak, kaynak işlemi kaynak bölgesinde herhangi bir faz dönüşümüne neden olmamıştır. Bu sebeple, kaynak bölgesi sertlik değerleri temel malzemenin sertlik değerlerinden oldukça düşük kalmıştır. Genel itibariyle, en düşük sertlikler ITAB’da gözlenmiştir. Kaynak akımı ile kaynak bölgesi sertlik değerleri arasında herhangi bir korelasyon elde edilmemiştir. Kopma yükü kaynak akımı ile artmıştır: En yüksek kopma yükü 10 kA kaynak akımında elde edilmiştir. Düşük kaynak akımlarında aryüzey tipi kırılma meydana gelirken yüksek kaynak akımlarında buton çekirdek tipi kırılmalar ortaya çıkmıştır. Kırılma karakteristikleri genel itibariyle gevrek-sünek karışımıdır. Daha yüksek mukavemete sahip numunelerde gevrek-sünek kırılma bölgesinde sünek kırılma, gevrek kırılma bölgesinde ise trans-granular kırılma karakteristikleri artış göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

TWIP çeliği, elektrik direnç punta kaynağı, mikroyapı, mekanik özellikler, kırılma yüzeyi karakterizasyonu

Kaynakça

• 1. Tutar M., Aydın H., Bayram A., The optimisation of welding parameters for electrical resistance spot-welded TWIP steels using a taguchi method, Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 24 (4), 650-657, 2018.
• 2. Bouaziz O., Allain S., Scott C.P., Cugy P., Barbier D., High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: A review of the microstructure properties relationships, Current Opinion in Solid State & Materials Science, 15, 141-168, 2011.
• 3. Chen L., Zhao Y., Qin, X., Some aspects of high manganese twinning-induced plasticity (TWIP) steel, a review, Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 26, 1-15, 2013.
• 4. Cornette D., Cugy P., Hildenbrand A., Bouzekri M., Lovato G., Ultra high strength FeMn TWIP steels for Automotive Safety Parts, SAE Technical Paper 2005-01-1327, 2005.
• 5. De Cooman B.C., Estrin Y., Kim S.K., Twinning-induced plasticity (TWIP) steels, Acta Materialia, 142, 283-362, 2018.
• 6. Aydın H., Tutar M., Bayram A., Strain effect on the microstructure, mechanical properties and fracture characteristics of a TWIP steel sheet, Transactions of the Indian Institute of Metals, 71 (7), 1669-1680, 2018.
• 7. Tutar M., Aydın H., Bayram A., Effect of weld current on the microstructure and mechanical properties of a resistance spot-welded TWIP steel sheet, Metals, 7, 519, 2017.
• 8. Saha D.C., Cho Y., Park Y., Metallographic and fracture characteristics of resistance spot welded TWIP steels, Science and Technology of Welding and Joining, 18 (8), 711-720, 2013.
• 9. Ma L., Wei Y., Hou L., Yan B., Microstructure and mechanical properties of TWIP steel joints, Journal of Iron and Steel Research, International, 21 (8), 749-756, 2014.
• 10. Jin J.E., Lee Y.K., Strain hardening behavior of a Fe-18Mn-0.6C-1.5Al TWIP steel, Materials Science and Engineering: A, 527 (1-2), 157-161, 2009.
• 11. Anand K.K., Mahato B., Haase C., Kumar A., Chowdhury S.G., Correlation of defect density with texture evolution during cold rolling of a Twinning-Induced Plasticity (TWIP) steel, Materials Science and Engineering: A, 711, 69-77, 2018.
• 12. Xiong T., Zheng S.J., Zhou Y.T., Pang J.C., Jin Q.Q., He G.L., Zheng X.D., Yang L.X., Beyerlein I.J., Ma X.L., Enhancing strength and thermal stability of TWIP steels with a heterogeneous structure, Materials Science and Engineering: A, 720, 231-237, 2018.
• 13. McCormack S.J., Wen W., Pereloma E.V., Tomé C.N., Gazder A.A., Saleh A.A., On the first direct observation of de-twinning in a twinning-induced plasticity steel, Acta Materialia, 156, 172-182, 2018.
• 14. Zaefferer S., On the formation mechanisms, spatial resolution and intensity of backscatter Kikuchi patterns, Ultramicroscopy, 10, 254–66, 2007.
• 15. Gourgues A.F., Flower H.M, Lindley, T.C., Electron backscattering diffraction study of acicular ferrite, bainite, and martensite steel microstructures, Materials Science Technology, 16, 26–40, 2000.
• 16. Petrov R., Kestens L., Wasilkowska A., Houbaert Y., Microstructure and texture of a lightly deformed TRIP-assisted steel characterized by means of the EBSD technique, Materials Science and Engineering: A, 447, 285–297, 2007.
• 17. Niendorf T., Rubitschek F., Maier H.J., Niendorf J., Richard H.A., Frehn A., Fatigue crack growth-Microstructure relationships in a high-manganese austenitic TWIP steel, Materials Science and Engineering: A, 527, 2412–2417, 2010.
• 18. Yang H.K., Zhang Z.J., Zhang Z.F., Comparison of twinning evolution with work hardening ability in twinning-induced plasticity steel under different strain rates, Materials Science and Engineering: A, 622, 184–188, 2015.
• 19. Hwang J.K., Yi I.C., Son I.H., Yoo J.Y., Kim B., Zargaran A., Kim N.J., Microstructural evolution and deformation behavior of twinning-induced plasticity (TWIP) steel during wire drawing, Materials Science and Engineering: A, 644, 41–52, 2015.
• 20. Gutierrez-Urrutia I., Raabe D., Study of Deformation Twinning and Planar Slip in a TWIP Steel by Electron Channeling Contrast Imaging in a SEM, Materials Science Forum, 702–703, 523–529, 2011.
• 21. Gutierrez-Urrutia I., Zaefferer S., Raabe D., The effect of grain size and grain orientation on deformation twinning in a Fe-22wt.% Mn-0.6wt.% C TWIP steel, Materials Science and Engineering: A, 527- 15, 3552–3560, 2010.
• 22. Kumar B.R., Das S.K., Mahato B., Das A., Chowdhury S.G., Effect of large strains on grain boundary character distribution in AISI 304L austenitic stainless steel, Materials Science and Engineering: A, 454–455, 239–244, 2007.
• 23. Saleh A.A., Gazder A.A., Pereloma E.V., EBSD observations of recrystallisation and tensile deformation in twinning induced plasticity steel, Transactions of the Indian Institute of Metals, 66,5–6, 621–629, 2013.
• 24. Yuan X., Chen L., Zhao Y., Di H.,. Zhu F., Influence of annealing temperature on mechanical properties and microstructures of a high manganese austenitic steel, Journal of Materials Processing Technology, 217, 278–285, 2015.
• 25. Haase C., Barrales-Mora L.A., Molodov D.A., Gottstein G., Tailoring the mechanical properties of a twinning-induced plasticity steel by retention of deformation twins during heat treatment, Metallurgical Transactions A, Physical Metallurgy and Materials Science, 44- 10, 4445–4449, 2013.
• 26. Saha D.C., Cho Y., Park, Y.-D., Metallographic and fracture characteristics of resistance spot welded TWIP steels, Science and Technology of Welding and Joining, 18(8), 711–720, 2013.
• 27. Saha D.C., Han S., Chin K.G., Choi I., Park Y.-D., Weldability evaluation and microstructure analysis of resistance-spot- welded high-Mn steel in automotive application, Steel Research International, 83(4), 352–357, 2012.