The effect of shielding gas mixtures in furnace brazing process on fatigue performance of X3CrNiMo13-4 martensitic stainless steels

Abstract

Furnace brazing is a low-cost joining technology that plays a leading role in technical development in the fields of energy technology, aerospace and automotive industries. It is known that the gas composition affects the fatigue performance of the joined part if the brazing process is not carried out in a vacuum in a furnace, but using shielding gases and mixtures. In this study, the furnace brazing properties of X3CrNiMo13-4 martensitic stainless-steel materials were investigated in two different shielding gas environments (93% Ar -7% H2 and100% H2) using the Au18Ni alloy interlayer. In the study, the effects of different shielding gases used during the furnace brazing process on the fatigue strength, microstructure and hardness properties of the joined zone were examined. In addition, characterization studies on microstructure and fracture surfaces were evaluated by comparing them with fatigue test results. As a result of fatigue tests, it was determined that while the ?nom,max value was 250 MPa in 20.000 cycles under 93% Ar - 7% H2 protective gas, this value increased to 450 MPa when 100% H2 shielding gas was used.Fırında sert lehimleme, enerji teknolojisi, havacılık, uzay ve otomotiv endüstrisi alanlarında teknik gelişim için öncü rol oynayan, düşük maliyetli bir birleştirme teknolojisidir. Sert lehimleme işleminin fırın içerisinde vakumlu ortamda değil, koruyucu gaz ve karışımlarının kullanılması durumunda, gaz kompozisyonunun birleştirilmiş parçanın yorulma performansını etkilediği bilinmektedir. Bu çalışmada, X3CrNiMo13-4 martenzitik paslanmaz çelik malzemelerin Au18Ni alaşımı ara bağlayıcı tabaka kullanılarak iki farklı koruyucu gaz ortamında (%93 Ar - %7 H2 ve %100 H2) fırında sert lehimleme özellikleri araştırılmıştır. Çalışmada fırında sert lehimleme prosesi sırasında kullanılan farklı koruyucu gazların birleştirilmiş bölgenin yorulma dayanımı ile mikroyapı ve sertlik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca mikroyapı ve kırılma yüzeyleri üzerinden yapılan karakterizasyon çalışmaları, yorulma testi sonuçları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Yorulma testleri sonucunda %93 Ar - %7 H2 koruyucu gaz altında 20.000 çevrimde ?nom,max değeri 250 MPa iken, %100 H2 koruyucu gazı kullanıldığında bu değer 450 MPa’a yükseldiği belirlenmiştir.