Investigation of Tensile Strength and Hardness Behaviour of Hardox500 – St52 Specimen Joined by GMAW Method

Abstract

In mechanical construction, meeting different industrial requirements such as high strength,
wear and corrosion resistance can be achieved by using different materials together. Especially the usage
of metallic materials together is important for sustainability. The use of different metallic materials
together depends on the joining ability of the materials andexperimental studies are needed for the
analysis of joining ability.In this study, the weldability of Hardox500 and St52 (S355) steel by GMAW (Gas
Metal Arc Welding) method was investigated using different current and voltage parameters. Weldability
of two different steel alloys were examined by tensile test, micro hardness measurement, SEM and
microstructure imaging techniques. Tensile tests were applied to the welded samples and the critical
points and deformation characteristics of the samples were evaluated according to the determined input
parameters. Micro hardness values of the samples were determined by Vickers (HV) hardness
measurement method. According to the results, it was determined that the welding capability of
Hardox500 and St52 material was low at low current and voltage values and that the hardness distribution occurred irregularly. It was determined that the tensile curves at high current and high voltage values exhibited more stable behaviour and a homogeneous hardness distribution occurred.

Keywords

• Weldability,Hardox500,St52,GMAW

GMAK YÖNTEMİ İLE BİRLEŞTİRİLMİŞ HARDOKS500 - ST52 NUMUNENİN ÇEKME DAYANIMI VE SERTLİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Abstract

Makine konstrüksiyonunda yüksek dayanım, aşınma ve korozyon direnci gibi farklı endüstriyel
gereksinimlerin karşılanması farklı malzemelerin birlikte kullanımı ile sağlanabilir. Özellikle metalik
malzemelerin birlikte kullanımı sürdürülebilirlik açısından önem taşımaktadır. Farklı metalik
malzemelerin birlikte kullanımı, her iki malzemenin birleştirilebilme kabiliyetine bağlıdır ve
birleştirilebilirlik kabiliyetinin analizi için deneysel çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada,
Hardoks500 ve St52 (S355) çeliğinin farklı akım ve voltaj parametreleri kullanılarak GMAK (Gaz Metal
Ark Kaynağı) yöntemiyle kaynak edilebilirliği araştırılmıştır. İki farklı çelik alaşımının kaynak
edilebilirliği çekme testi, mikro sertlik ölçümü, SEM ve mikro yapı görüntüleme teknikleri ile
incelenmiştir. Kaynaklanmış numunelere çekme deneyleri uygulanmış, elde edilen grafiklerde oluşan
kritik noktalar ve numunelerin deformasyon karakteristikleri, belirlenen giriş parametrelerine göre
değerlendirilmiştir. Numunelerin mikro sertlik değerleri Vickers (HV) sertlik ölçme yöntemine göre
ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre; düşük akım ve voltaj değerlerinde Hardoks500 ile St52
malzemesinin kaynak edilebilirlik kabiliyetinin düşük olduğu ve sertlik dağılımının düzensiz bir şekilde
gerçekleştiği belirlenmiştir. Yüksek akım ve yüksek voltaj değerlerinde çekme eğrilerinin daha kararlı
davranış ortaya koyduğu ve homojen bir sertlik dağılımı gerçekleştiği belirlenmiştir.

Keywords

• Kaynak edilebilirlik,Hardox-500,St-52,GMAK

References

1. Abioye, T. E., Ariwoola, O. E., Ogedengbe, T. I., Farayibi, P. K. ve Gbadeyan, O. O. (2019). Effects of Welding Speed on the Microstructure and Corrosion Behavior of Dissimilar Gas Metal Arc Weld Joints of AISI 304 Stainless Steel and Low Carbon Steel. Materials Today: Proceedings, 17, 871–877. doi:10.1016/j.matpr.2019.06.383
2. Bertrand, R., Robe, H., Texier, D., Zedan, Y., Feulvarch, E. ve Bocher, P. (2019). Analysis of AA2XXX/AA7XXX friction stir welds. Journal of Materials Processing Technology, 271(November 2018), 312–324. doi:10.1016/j.jmatprotec.2019.03.027
3. Brezová, E., Mäsiar, * -Harold ve Radič, -Pavol. (2014). Welding of High Strength Materials Used in the Manufacture of Special Equipment. University Review, 8(4), 51–61.
4. Çam, G., Erim, S., Yeni, C. ̧ ve Koçak, M. (1999). Determination of mechanical and fracture properties of laser beam welded steel joints. Welding Journal (Miami, Fla), 78(6).
5. Çam, G., Yeni, Ç., Erim, S., Ventzke, V. ve Koçak, M. (1998). Investigation into properties of laser welded similar and dissimilar steel joints. Science and Technology of Welding and Joining, 3(4), 177–189. doi:10.1179/stw.1998.3.4.177
6. Çetin, A. (2019). Martensit dönüşümünün mikroskobik ölçekteki işleyişi. https://muhendishane.org/kutuphane/malzeme-biliminin-fiziksel-temelleri/martensitdonusumunun- mikroskobik-olcekteki-isleyisi/ adresinden erişildi.
7. Çetin, M. H., Korkmaz, Ş., ELGADDAFI, K. A. B. ve Çuğ, H. (2018). Östenitik Paslanmaz Çelik ile Düşük Karbonlu Çeliğin Kaynak Edilebilirliğinin Araştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6, 1068–1081.
8. Dudziński, W., Konat, Ł. ve Pękalski, G. (2008). Structural and strength characteristics of wear-resistant martensitic steels. Archives of Foundry Engineering, 8(2), 21–26.

9. http://www.afe.polsl.pl/index.php/en/404/structural-and-strength-characteristics-of-wearresistant- martensitic-steels.pdf adresinden erişildi.
10. Emre, H. E., Kaçar, R., Bülbül, A. ve Manisalı, B. (2017). AISI 316L-AISI 2205 Farklı Paslanmaz Çelik Çiftinin Kaynak Kabiliyeti. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 244– 256.
11. Eryürek, B. ve Odabaş, C. (2007). Çelikler İçin Örtülü Elektrot Seçimi, Gazaltı Kaynağı, Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı (ss. 109–113). İstanbul: Askaynak Kaynak Tekniği Sanayi ve Ticareti A.Ş. Yayını.
12. Fei, Z., Pan, Z., Cuiuri, D., Li, H., Van Duin, S. ve Yu, Z. (2019). Microstructural characterization and mechanical properties of K-TIG welded SAF2205/AISI316L dissimilar joint. Journal of Manufacturing Processes, 45(July), 340–355. doi:10.1016/j.jmapro.2019.07.017
13. Kaçar, R., Emre, H. E., İşineri, A. Ü. ve Najafigharehtapeh, A. (2018). Effects of welding methods on the mechanical properties of joining dissimilar steel couple. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(1), 255–265. doi:10.17341/gazimmfd.406797
14. Kaya, Y. (2010). An Investigation on Joinability of the AISI 304 and AISI 430 Stainless Steel by TIG, MIG and Shielded Metal Arc Welding Methods. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 25(3), 549–557.
15. Konat, Ł., Pękalski, G. ve Oskwarek, M. (2006). Macro and Microstructural Properties of Welded Joints of Hardox 400 and Hardox 500 Steels. In XIX Scientific Conference “Development Problems of Working Machines” içinde (ss. 15–27).
16. Konat, Ł. (2019). Structural aspects of execution and thermal treatment of welded joints of hardox extreme steel. Metals, 9(9). doi:10.3390/met9090915
17. Konat, Ł., Białobrzeska, B. ve Białek, P. (2017). Effect of welding process on microstructural and mechanical characteristics of Hardox 600 steel. Metals, 7(9). doi:10.3390/met7090349
18. Küçükyıldırım, B. O. (2019). Mikro Yapı İncelemeleri Numune Hazırlama.
19. Nalbant, M., Gökkaya, H. ve Sur, G. (2007). Application of Taguchi method in the optimization of cutting parameters for surface roughness in turning. Materials and Design, 28(4), 1379–1385.
20. Nie, F., Dong, H., Chen, S., Li, P., Wang, L., Zhao, Z., … Zhang, H. (2018). Microstructure and Mechanical Properties of Pulse MIG Welded 6061/A356 Aluminum Alloy Dissimilar Butt Joints. Journal of Materials Science and Technology, 34(3), 551–560. doi:10.1016/j.jmst.2016.11.004
21. Okay, T., Najafigharehtapeh, A., Ertek Emre, H. ve Kaçar, R. (2015). S235JR – HARDOKS400 Çelik Çiftinin Kaynaklanabilirliğinin Araştırılması. 2. Uluslar arası Demir Çelik Sempozyumu içinde . Karabük.
22. Özen, M., Emre, H. E., Najafıgharehtapeh, A. ve Kaçar, R. (2016). HARDOKS400 Çeliklerin Elektrik Ark Kaynak Kabiliyeti, (November).
23. Sarıgün, C. (2016). Hardox - Aşınma Direnciyle Öne Çıkan Özel Bir Çelik. 31 Ekim 2019 tarihinde https://malzemebilimi.net/hardox-asinma-direnciyle-one-cikan-ozel-bir-celik.html adresinden erişildi.
24. Sharma, P. ve Dwivedi, D. K. (2019). A-TIG welding of dissimilar P92 steel and 304H austenitic stainless steel: Mechanisms, microstructure and mechanical properties. Journal of Manufacturing Processes, 44(January), 166–178. doi:10.1016/j.jmapro.2019.06.003
25. Vijay, S., Rajanarayanan, S. ve Ganeshan, G. N. (2019). Analysis on mechanical properties of gas tungsten arc welded dissimilar aluminium alloy (Al2024 & Al6063). Materials Today: Proceedings, (xxxx). doi:10.1016/j.matpr.2019.06.136
26. Vural, M., Piroğlu, F., Çağlayan, Ö. ve Uzgider, E. (2003). Yapı Çeli̇kleri̇ni̇n Kaynaklanabi̇li̇rli̇ği̇. TMHTürkiye Mühendislik Haberleri, 426, 47–51.
27. Wang, X., Mao, S., Chen, P., Liu, Y., Ning, J., Li, H., … Han, X. (2016). Evolution of microstructure and mechanical properties of a dissimilar aluminium alloy weldment. Materials and Design, 90, 230– 237. doi:10.1016/j.matdes.2015.10.134
28. Yılmaz, T. (2010). Masif ve özlü kaynak telleri ile birleştirilen Hardox 400 çeliklerinin mekanik ve mikroyapı özellikleri. Sakarya Üniversitesi.