Laserhitsausparametrien vaikutus ruostumattomien terästen hitsin mikrorakenteeseen

Työn teoriaosassa käsitellään ruostumattomia teräksiä ja terästen metallurgiaan vaikuttavia tekijöitä yleisesti, sekä terästen hitsattavuutta. Hitsauksesta teoriassa käydään läpi laser- ja kaasukaarihitsausta ja hitsin metallurgiaan vaikuttavia tekijöitä. Kokeellisessa osassa paneudutaan kahdeksan eri ruostumattoman teräksen hitsien metallurgiaan ja metallurgiassa tapahtuviin muutoksiin hitsausparametrien mukaan. Koemateriaaleina on neljä austeniittista ruostumatonta terästä, 201, 301LN, 316L ja 254 SMO, kaksi austeniittis-ferriittistä ruostumatonta terästä, 2101 LDX ja 2205, sekä kaksi ferriittistä ruostumatonta terästä, 430 ja 1.4003. Hitsien mikrorakenteen tutkimisessa käytettiin sekä valomikroskooppia sekä joissain tapauksissa pyyhkäisyelektronimikroskooppia. Lisäksi työn kokeellisessa osassa paneuduttiin hitsien metallografisiin syövytystekniikoihin. Kokeiden perusteella voidaan sanoa, että hitsin metallurgia riippuu hitsauksen aikaisesta lämpösyklistä ja hitsausparametreilla voidaan vaikuttaa tämän lämpösyklin muotoon. Austeniittis-ferriittisillä teräksillä hitsauksen aikaisesta lämpösyklistä riippuu pitkälti hitsin austeniitti-ferriitti-suhde. Ferriittisillä teräksillä lämpösyklin muoto vaikuttaa hitsiin muodostuvan martensiitin kovuuteen ja määrään sekä rakenteen hienojakoisuuteen. Austeniittisilla teräksillä lämpösyklinmuodon vaikutus riippuu pitkälti teräksen seostusasteesta ja seosaineista. Austeniittisilla teräksillä kokeissa havaittuja muutoksia, parametrien muutosten mukaan oli muun muassa suotautumisen voimakkuuden

Theory part of this work covers basics of stainless steels, welding metallurgy and weldability of stainless steels. Theory of welding includes theory of laser and arc welding and how welding parameters can effect in welding metallurgy. Welding experiments were done using three different welding methods: keyhole laser welding, conduction laser welding and TIG welding. Varying welding parameters we got different heat input to weld and could determine how welding parameters effect on weld microstructure. Welding experiment was done to eight different stainless steels in three different stainless steel groups: austenitic stainless steels: 201, 301LN, 316L and 254 SMO, duplex stainless steels: 2205 and 2101 LDX, and ferrite stainless steels: 430 and 1.4003. To study welds microstructure we used standard light microscope and scanning electron microscope. As a conclusion of welding experiment can be said that welds metallurgy is dependent of welding parameters. For duplex stainless steels welding parameters determine how much austenite is going to form in the weld. For ferrite stainless steels welding parameters determine how hard potentially forming martensite is going to be and how coarse the microstructure is going to be. Effect of welding parameters to microstructure of austenitic stainless steel is dependent on how steel is alloyed. For example in our study we found that welding parameters effect on micro segregation of alloying elements, 254 SMO, solidification mode, 201 and 316L, and also how coarse the microstructure is going to be.