Mechanical properties of plasma arc welded AISI304LN austenitic stainless steel at various temperatures

ABSTRACT

AISI 304 grade austenitic stainless steels are widely used in a wide variety of fields such as chemical, automobile, food industries, etc. due to their good mechanical properties and corrosion resistivity. In this study, AISI 304LN austenitic stainless-steel couples were joined with plasma arc welding. The effect of temperature on the mechanical properties, formability and fracture morphologies of joints was evaluated. For this purpose, tensile testing of the joints was carried out in the temperature range of –50°C, and 25°C–850°C. Thus, the ultimate tensile strength, (UTS), yield strength, (YS) and elongation (EL%) amounts of welded joints were determined. The fracture morphologies of the tensile test samples were examined. It was observed that the rupture (except 850°C) occurred from the weld metal. The highest formability was obtained in the samples tested at 850°C. In addition, the existence range of dynamic strain aging (DSA) of the plasma arc welded samples was also investigated. The unsteady plastic flow between the yield and the ultimate tensile of the sample subjected to the tensile test at 250–550°C are evaluated as signs of DSA.

Les aciers inoxydables austénitiques de nuance AISI 304 sont largement utilisés dans une variété de domaines tels les industries chimiques, automobiles, alimentaires, etc. en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques et leur résistivité à la corrosion. Dans cette étude, on a assemblé des couples d'acier inoxydable austénitique AISI 304LN par soudage à l'arc au plasma. On a évalué l'effet de la température sur les propriétés mécaniques, la formabilité et les morphologies de rupture des joints. À cet effet, on a effectué des essais de traction des joints dans la plage de température de -50ºC et de 25ºC à 850ºC. Ainsi, on a déterminé les valeurs de la résistance ultime à la traction (UTS), de la limite d'élasticité (YS) et de l'élongation (% EL) des joints soudés. On a examiné les morphologies de rupture des échantillons d'essai de traction. On a observé que la fracture (sauf à 850ºC), se produisait à partir du métal fondu. On a obtenu la formabilité la plus élevée dans les échantillons évalués à 850ºC. De plus, on a également examiné la plage d'existence du vieillissement dynamique par déformation (DSA) des échantillons soudés à l'arc au plasma. L'écoulement plastique transitoire entre la limite d'élasticité et la résistance ultime de l'échantillon soumis à l'essai de traction à 250ºC-550ºC est évalué comme indications de DSA.

KEYWORDS:

• AISI304LN Austenitic stainless steel
• plasma arc welding
• dynamic strain aging
• mechanical properties
• fracture

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