Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.24
no.4_2
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pp.435-441
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2021
This research was performed to study the effect of the Ni + Mo addition on the fatigue properties in 12Cr steel. After heat treatment of 12Cr steel and 12Cr-Ni-Mo steel, tensile tests, impact tests, hardness tests, and rotary bending fatigue tests were performed, respectively. The fatigue fracture surface was observed and analyzed using SEM and EDS. The fatigue limit of 12Cr steel was 554 MPa, which was 49 MPa higher than 505 MPa of 12Cr-Ni-Mo steel. Striations, which are the shape of the typical fatigue fracture surface, were observed at the fracture surface near the starting point of fatigue fracture in the 12Cr steel and 12Cr-Ni-Mo steel. However, unlike the case of 12Cr steel, 12Cr-Ni-Mo steel also had a mixed fracture surface with the fatigue and the ductile fracture surface. When brittle non-metallic inclusions exist near the starting point of fatigue failure, the crack propagation was further promoted and the fatigue life was drastically reduced.
Microstructure and mechanical properties of five Cr-Mo steels for nuclear industry applications have been investigated. Transmission electron microscopy, energy dispersive spectrometer, differential scanning calorimeter, hardness, tensile, and impact test were used to evaluate the Cr and W effect on the microstructure and mechanical properties. Microstructures of Cr-Mo steels after tempering are classified into three types : bainitic 2.25Cr-lMo steel, martensitic Mod.9Cr-lMo, HT9M, and HT9W steels, and dual phase HT9 steel. The majority of the precipitates were found to be M$_{23}$C$_{6}$ carbides. As minor phases, fine needle-like V(C,N), spherical NbC, fine needle-like Cr-rich Cr$_2$N, and Cr-rich M$_{7}$C$_3$were also found. Addition of 2wt.% W in Cr-Mo steels retarded the formation of subgrain and dissolution of Cr$_2$N precipitates. Hardness and ultimate tensile strength increased with increasing Cr content. Though Cr content of HT9W steel was lower than that of HT9 steel, the hardness of HT9W was higher due to the higher W content. W added HT9W steel had the highest ultimate tensile strength above $600^{\circ}C$. But impact toughness of W added steel (HT9W) and high Cr steel (HT9) was low.w.w.
Kim, Seong-Ho;Song, Byeong-Jun;Han, Chang-Seok;Guk, Il-Hyeon;Ryu, U-Seok
Korean Journal of Materials Research
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v.9
no.11
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pp.1137-1143
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1999
Microstructure and mechanical properties of Mod.9Cr-1Mo and W added 9Cr-0.5Mo2W steels were investigated for liquid metal reactor (LMR) heat exchange tube. The tempering temperatures at which cell structure was formed were $700^{\circ}C$ for Mod.9Cr-1Mo steel and $750^{\circ}C$ for W added 9Cr0.5Mo-2W steel. indicating the recovery of dislocation was delayed by the addition of W. 9Cr-0.5Mo-2W steel had the same kinds of precipitates with Mod.9Cr-1Mo steel, but the W was included in the precipitates in 9Cr-0.5Mo-2W steel. Micro-hardness and ultimate tensile strength of 9Cr-0.5Mo-2W steel were higher than those of Mod.9Cr-1Mo steel. The impact property of Mod.9Cr-1Mo steel was superior to that of 9Cr-0.5Mo-2W steel.
To check technical improvement in the soundness and strength of 12% Cr steel rotor, a 25 tons of rotor with 65 tons of ingot was made in real size and was cut to pieces to take test samples, and the various mechanical tests such as impact, tensile, creep, and fatigue were carried out. The strengths are compared with those of 1% Cr-Mo-V rotor of same size. Microstructures of the samples are examined and reviewed. The results can be summarized as follows. 1) Fracture appearance transition temperatures are 80.deg. C at the center part and 60.deg. C near surface of 12% Cr rotor, and 8.deg. C near surface of 1% Cr-Mo-V rotor. 2) Comparative rapid softening occurs at higher temperatures above 600.deg. C for 12% Cr steel and 550.deg. C for 1% Cr-Mo-V steel in tension tests. 3) Fatigue crack propagation rate of 12% Cr steel is almost same as that of 1% Cr-Mo-V steel at the same corresponding surface part of the rotors. The crack growth rate of center part of 12% Cr rotor is faster than near surface part of the rotor, and the crack growth rate at the load condition of R=0.04 is slower than that of the load condition of R=0.5 for both 12% Cr steel and 1% Cr-Mo-V steel. 4) Crack growth rate of radial direction near surface of 12% Cr rotor is faster than that of transverse direction at the same part because of the difference in residual stresses. 5) Both creep and fatigue strengths of 12% Cr steel are superior to those of 1% Cr-Mo-V steel and the difference is thought the effect of climb and glide controlled creep by solid solution of alloying elements and dispersion of carbides.
To check technical improvement in the soundness and strength of 12% Cr steel rotor, a 25 tons of rotor with 65 tons of ingot was made in real size and was cut to pieces to take test samples, and the various mechanical tests such as impact, tensile, creep, and fatigue were carried out. The strengths are compared with those of 1% Cr-Mo-V rotor of same size. Microstructures of the samples are examined and reviewed. The results can be summarized as follows. 1) Fracture appearance transition temperatures are 80.deg. C at the center part and 60.deg. C near surface of 12% Cr rotor, and 8.deg. C near surface of 1% Cr-Mo-V rotor. 2) Comparative rapid softening occurs at higher temperatures above 600.deg. C for 12% Cr steel and 550.deg. C for 1% Cr-Mo-V steel in tension tests. 3) Fatigue crack propagation rate of 12% Cr steel is almost same as that of 1% Cr-Mo-V steel at the same corresponding surface part of the rotors. The crack growth rate of center part of 12% Cr rotor is faster than near surface part of the rotor, and the crack growth rate at the load condition of R=0.04 is slower than that of the load condition of R=0.5 for both 12% Cr steel and 1% Cr-Mo-V steel. 4) Crack growth rate of radial direction near surface of 12% Cr rotor is faster than that of transverse direction at the same part because of the difference in residual stresses. 5) Both creep and fatigue strengths of 12% Cr steel are superior to those of 1% Cr-Mo-V steel and the difference is thought the effect of climb and glide controlled creep by solid solution of alloying elements and dispersion of carbides.
This paper describes the high temperature creep characteristics for virgin material of 9Cr1MoVNb steel using small punch creep(SP-Creep) test technique which is developing recently. In addition, the several results of SP-Creep test are compared with that of 2.25Cr- 1Mo steel which is widely used as boiler materials and that of conventional uniaxial creep test. The obtained SP-Creep curves show the creep behaviors of three regimes like that obtained from conventional uniaxial creep test, and SP-Creep properties are definitely depended on applied load and test temperature. The correlation of SP-Creep rate and creep rupture life with applied load has been determined like the correlation between creep rate/rupture life and stress in uniaxial creep test, and also is satisfied with Power law. The creep rupture times of newly 9Cr1MoVNb steel are higher than those of 2.25Cr1Mo steel at the same creep temperature and applied loading condition, and the decrease extent of creep rupture life with loads is very lower compared with 2.25Cr1Mo steel.
Application of a stronger and more durable material for reactor pressure vessels (RPVs) might be an effective way to insure the integrity and increase the efficiency of nuclear power plants. A series of research projects to apply the SA508 Gr.4 steel in ASME code to RPVs are in progress because of its excellent strength and durability compared to commercial RPV steel (SA508 Gr.3 steel). In this study, the microstructural characteristics and mechanical properties of SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steel and SA508 Gr.4N Ni-Mo-Cr low alloy steel were investigated. The differences in the stable phases between these two low alloy steels were evaluated by means of a thermodynamic calculation using ThermoCalc. They were then compared to microstructural features and correlated with mechanical properties. Mn-Mo-Ni low alloy steel shows the upper bainite structure that has coarse cementite in the lath boundaries. However, Ni-Mo-Cr low alloy steel shows the mixture of lower bainite and tempered martensite structure that homogeneously precipitates the small carbides such as $M_{23}C_6$ and $M_7C_3$ due to an increase of hardenability and Cr addition. In the mechanical properties, Ni-Mo-Cr low alloy steel has higher strength and toughness than Mn-Mo-Ni low alloy steel. Ni and Cr additions increase the strength by solid solution hardening. In addition, microstructural changes from upper bainite to tempered martensite improve the strength of the low alloy steel by grain refining effect, and the changes in the precipitation behavior by Cr addition improve the ductile-brittle transition behavior along with a toughening effect of Ni addition.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.6
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pp.90-96
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2009
Ultrasonic method using SH(shear horizontal) wave has been developed to determine the surface damage in fatigued material. Fatigue damages based on propagation energy were analyzed by multi-regression analysis in interrupted fatigue test specimen including CrMoV and 12Cr alloy steel. From the test results, as the fatigue damage increased the propagation time of the launched waves increased and amplitude of wavelet decreased. Also, analysis for the waveform modulation showed a reliable estimation, with confidence limit of 97% for 12Cr steel and 95% for CrMoV steel, respectively. Therefore, It is thought that SH ultrasonic wave technique can be applied to determine fatigue damage of in-service component nondestructively.
To investigate transition region in welded overlay relating to disbonding crack, the effect of vanadium addition on disbonding of Cr-Mo steels overlay welded with austenitic stainless steel was studied. V modified Cr-Mo steels have a higher resistance to disbonding than V free Cr-Mo steel. One reason is due to the fact that fine vanadium carbide precipated in base metal traps hydrogen and thus decreases the susceptibility to the disbonding. The second is related to the higher stability of the vanadium and stable carbides formed during PWHT, in which the carbon diffusion to the interface is lower than for V free Cr-Mo steel. Decreasing the carbon content at the interface of the weld overlay shows good resistance to the disbonding. Hence, it is important to control the carbon content at the interface of the weld overlay.
The Modified 9Cr-1Mo steel identified as T91, P91 and F91 in the ASME specification has been widely used for the construction of modern power plants. The available data on the influence of process parameters during manufacturing and fabrication on its properties are not sufficient. In this study, the influence of various thermal cycles on the hardness and the creep rupture strength was analyzed in the base metal and the weldments made in tube and pipe of a Mod.9Cr-1Mo steel. The low hardness, 155Hv, showed low creep rupture strength below the allowable stresses of T91 base metal in the ASME specification. This low value was attributed to the fully recovered dislocation structure and the weakening of precipitation hardening associated with the abnormal thermal cycles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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