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

AYDIN, HAKAN; BAYRAM, Ali; TUTAR, Mumin; Davut, Kemal

doi:10.17341/gazimmfd.530292

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

Hakan AYDIN, (Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Bursa, Türkiye)

Mümin TUTAR, (Milli Savunma Üniversitesi, Hava Astsubay Meslek Yüksekokulu, İzmir, Türkiye)

Kemal DAVUT, (Atılım Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Ali BAYRAM (Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Bursa, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

7 1

Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 803 - 817 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.530292 İndeks Tarihi: 10-01-2021

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

Öz:

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

Anahtar Kelime:

Effect of welding current on microstructure and mechanical properties of 15% deformed TWIP steel joined with electrical resistance spot welding

Öz:

The effect of current on properties of 15% deformed TWIP sheets joined with spot welding was investigated in this study. Optical microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), SEM/Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) and SEM/Electron Backscatter Diffraction (SEM-EBSD) techniques were used in microstructure characterization. Microhardness and tensile tests were performed to determine mechanical properties. The nugget size, indentation depth and heat affected zone (HAZ) width increased almost linearly with increased current, while the weld cavities decreased with increased current. Large annealing twins have appeared in HAZ, while deformation twins have disappeared. Grain coarsening and twin thicknesses in HAZ increased with increased current. However, the welding didn’t cause any phase transformation. Therefore, hardness in weld zone was considerably lower than base metal hardness. In general, the lowest hardness was observed in HAZ. There was no correlation between current and hardness in weld zone. Fracture load increased with increased current: The highest fracture load was obtained at 10 kA. Button pullout fractures have emerged with higher currents, whereas interfacial fractures have occurred with lower currents. Fracture characteristics are generally a mixture of brittle-ductile. In weld samples with higher strength, the fracture characteristics of ductile in brittle-ductile zone and the trans-granular in brittle zone have increased.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

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., Twinninginduced 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 Fe18Mn-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 TwinningInduced 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 TRIPassisted 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 growthMicrostructure 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 twinninginduced 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.

APA	AYDIN H, TUTAR M, Davut K, BAYRAM A (2020). Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. , 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
Chicago	AYDIN HAKAN,TUTAR Mumin,Davut Kemal,BAYRAM Ali Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. (2020): 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
MLA	AYDIN HAKAN,TUTAR Mumin,Davut Kemal,BAYRAM Ali Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. , 2020, ss.803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
AMA	AYDIN H,TUTAR M,Davut K,BAYRAM A Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. . 2020; 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
Vancouver	AYDIN H,TUTAR M,Davut K,BAYRAM A Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. . 2020; 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
IEEE	AYDIN H,TUTAR M,Davut K,BAYRAM A "Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi." , ss.803 - 817, 2020. 10.17341/gazimmfd.530292
ISNAD	AYDIN, HAKAN vd. "Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi". (2020), 803-817. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.530292

APA	AYDIN H, TUTAR M, Davut K, BAYRAM A (2020). Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(2), 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
Chicago	AYDIN HAKAN,TUTAR Mumin,Davut Kemal,BAYRAM Ali Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.2 (2020): 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
MLA	AYDIN HAKAN,TUTAR Mumin,Davut Kemal,BAYRAM Ali Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.2, 2020, ss.803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
AMA	AYDIN H,TUTAR M,Davut K,BAYRAM A Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
Vancouver	AYDIN H,TUTAR M,Davut K,BAYRAM A Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(2): 803 - 817. 10.17341/gazimmfd.530292
IEEE	AYDIN H,TUTAR M,Davut K,BAYRAM A "Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.803 - 817, 2020. 10.17341/gazimmfd.530292
ISNAD	AYDIN, HAKAN vd. "Elektrik direnç punta kaynağı ile birleştirilen %15 deforme edilmiş TWIP çeliğinde kaynak akımının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/2 (2020), 803-817. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.530292