Effect of Post Weld Heat Treatment on High-temperature Wear Resistance of Martensitic Stainless Steel AWS A5.9 ER420 Weldment by GMAW Process

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลจากกรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อม (Post Weld Heat Treatment: PWHT) ต่อโครงสร้างจุลภาค สมบัติเชิงกล และความต้านทานการสึกหรอที่อุณหภูมิสูงของรอยเชื่อมพอกผิวด้วยลวดเชื่อม AWS A5.9 ER420  ดำเนินการโดยใช้กระบวนการเชื่อมอาร์คโลหะแก๊สปกคลุม (Gas Metal Arc Welding: GMAW) พารามิเตอร์ในการเชื่อมใช้กระแสไฟ 190-230 แอมแปร์ แรงดันอาร์ก 21.5±1 โวลต์ และความเร็วในการเชื่อม 6.4 มิลลิเมตรต่อวินาที หลังการเชื่อมนำชิ้นงานไปผ่านกรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อมที่อุณหภูมิ 500°C, 700°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากนั้นทดสอบการสึกหรอแบบขัดสี (Abrasive Wear Test) ตามมาตรฐาน ASTM G99 ที่อุณหภูมิ 30°C, 100°C, 200°C, และ 300°C ตามลำดับ ผลการทดลองพบว่าเมื่อใช้อุณหภูมิกรรมวิธีทางความร้อนหลังจากการเชื่อม 500°C ส่งผลให้ค่าความแข็งของรอยเชื่อมพอกผิวสูงขึ้นเล็กน้อย ทำให้อัตราการสึกหรอลดลง และในกรณีที่ใช้อุณหภูมิกรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อม 700°C ค่าความแข็งของรอยเชื่อมพอกผิวลดลงอย่างมาก ทำให้อัตราการสึกหรอของรอยเชื่อมสูงขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่ออุณหภูมิในการทดสอบการสึกหรอสูงขึ้นมีผลทำให้อัตราการสึกหรอของรอยเชื่อมลดต่ำลง เนื่องจากอิทธิพลของของสมบัติเชิงกลที่เปลี่ยนไปรวมถึงการเกิดสารประกอบออกไซด์ของเหล็กและโครเมียมบริเวณรอยเชื่อมพอกผิว

This research studies the effect of post weld heat treatment (PWHT) on microstructure, mechanical properties, and high-temperature wear resistance of AWS A5.9 ER420 deposited filler metal. The gas metal arc welding process (GMAW) was performed by using the welding parameters: current range 190-230 A., Arc voltage 21.5 V, and welding speed 6.4 mm/s. After welding, the specimens were carried out into the PWHT at 500 °C and 700 °C for 2 hrs. According to ASTM G99, the abrasive wear test was performed at room temperature, 100°C, 200°C, and 300°C respectively. The experimental result shows that the hardness of weld metal increased when the PWHT at 500°C was performed, conducting a decrease in wear rate. On the contrary, the wear rate increases when the hardness of deposited metal reduces caused by PWHT at 700°C. However, it was found that the high-temperature wear rate decreases when the test temperature increase due to the modification of mechanical properties and oxide formation of iron and chromium on the deposited metal surface.