A series of experiments has been carried out to investigate the effect of titanium, boron and nitrogen on the microstructure and toughness of simulated heat affected zone (HAZ) in quenched and tempered (QT) type 490MPa yield strength steels. For acquiring the same strength level, the carbon content and carbon equivalent could be lowered remarkably with a small titanium and boron addition due to the hardenability effect of boron during quenching process. Following the thermal cycle of large heat input, the coarsened grain HAZ (CGHAZ) of conventional quenched and tempered (QT) type 490MPa yield strength steels exhibited a coarse bainitic or ferrite side plate structure with large prior austenite grains. While, titanium and boron bearing QT type 490MPa yield strength steels were characterized by the microstructure in the CGHAZ, consisting mainly of the fine intragranular ferrite microstructure. Toughness of the simulated HAZ was mainly controlled by the proper Ceq level, and the ratio of Ti/N rather than titanium and nitrogen contents themselves. In the titaniumboron added QT steels, the optimum Ti/N ratio for excellent HAZ toughness was around 2.0, which was much lower than the known Ti/N stoichiometric ratio, 3.4. With reducing Ti/N ratio from the stoichiometric ratio, austenite grain size in the coarse grained HAZ became finer, indicating that the effective fine precipitates could be sufficiently obtained even with lower Ti/N level by adding boron simultaneously. Along with typical titanium carbonitrides, various forms of complex titanium and boronbased precipitates, like TiNMnSBN, were often observed in the simulated CGHAZ, which may act as stable nuclei for ferrite during cooling of weld thermal cycles
In this study, three kinds of bainitic steel plates are manufactured by varying the chemical compositions and their microstructures are analyzed. Tensile and Charpy impact tests are performed at room and low temperature to investigate the correlation between microstructure and mechanical properties. In addition, heat affected zone (HAZ) specimens are fabricated by a simulation of welding processes, and the HAZ microstructure is analyzed. The base steel that has the lowest carbon equivalent has the highest volume fraction of acicular ferrite and the lowest volume fraction of secondary phases, so the strength is the lowest and the elongation is the highest. The Mo steel has a higher volume fraction of granular bainite and more secondary phases than the base steel, so the strength is high and the elongation is low. The CrNi steel has the highest volume fraction of the secondary phases, so the strength is the highest and elongation is the lowest. The tensile properties of the steels, namely, strength and elongation, have a linear correlation with the volume fraction of secondary phases. The Mo steel has the lowest Charpy impact energy at $-80^{\circ}C$ because of coarse granular bainite. In the Base-HAZ and Mo-HAZ specimens, the hardness increases as the volume fraction of martensite-austenite constituents increases. In the CrNi-HAZ specimen, however, hardness increases as the volume fraction of martensite and bainitic ferrite increases.
In this study, the effect of hot-stamping heat treatment on the microstructure and hardness of TWB(Tailor Welded Blank) laser joints in Al-Si-coated boron steel and Zn-coated DP(Dual Phase)590 steel was investigated. In the TWB joints without heat treatment, hardness profiles showed local hardness deviation near the fusion zone. However, there was no hardness deviation in the heat treated specimen and its hardness was higher than that of the one without the heat treatment, due to a fully martensite microstructure. In the TWB joints of both the boron and DP steels, the maximum hardnesses were observed at the HAZ(Heat Affected Zone) near the base metal, and the hardness decreased gradually to the base metal. In the heat treated joints, the hardnesses of the HAZ and the base metal of the boron steel side were similar to the maximum hardness of the weld, while those of the HAZ and the base metal of the DP steel side were higher than the maximum hardness.
High Strength low alloy steels containing various levels of C, Nb and Mn were used and for each of which, a simulated double thermal cycle was applied with the same first peak temperature and different second peak temperatures to produce HAZ microstructure corresponding to multi-pass weld. Effect of double cycle second temperature on the microstructure was observed and compared with single cycle results obtained from previous works, it was found that the percentage of martensite austenite constituent (MA) increases by Nb addition for all steels with the same Mn content and the increase in Mn content at the same Nb content shows an increase in MA area fraction as well. MA area fraction obtained for the double cycle is larger than that obtained for the single cycle for all steels used which imply that MA will have great role in the brittle fracture initiation for double cycle and the inter-pass temperature should be controlled for medium and high-carbon Mn steel to avoid large area fraction of MA. The beneficial effects of Niobium obtained in single pass weld were not observed for the double cycle or multi pass welds.
The microstructure of HAZ and the mechanical properties in weldments such as hardness and toughness were studied for mild steel and AH36 grade TMCP steel, as increasing heat input with electrogas welding process. The results of this study can be summarized as follow: 1) In the HAZ of mild steel, the width of coarse grained zone was larger than that of the nomalized zone, however in the case of TMCP steel, the nomalized zone was wider than the coarse grained zone. 2) The grain size of HAZ become coarse with increasing heat input. And at the same heat input, the grain size of TMCP steel was more coarser than that of mild steel. 3) According to the change of heat input, the deviation of hardness values was not significant, and the maximum values of hardness was not in HAZ but in the weld metal. And the hardness values in root part was higher than in face part. 4) Even though the HAZ grain size of mild steel was larger than that of TMCP steel, the impact values for mild steel was higher than those for TMCP steel, and the impact values in face part was higher than those in root part.
Casting are widely used nodays as complicated and diversified forming materials due to its superior castability. However the welding of cast iron has not been accompaniced satisfactory resulting in an microstructure change happened in the heat affected zone (HAZ), especially the graphite are formed and shaped consecutively in the area and it has great impact on the crack occuring and growth together with martensite forming in this area. It case of gray cast iron welding, it is required for pre-heat treatment or specific welding consumables to restrain forming the martensite in the HAZ. In this study, by applying the plasma surface overlaid welding. Fe-Mn-Al steel powder has been used for improvement of anti-crackability in the HAZ and much attention has been paid to establish the overlaid welding method for gray cast iron so that optimum welding conditions may prevent the cracking. With our experiments, we have found that to prevent defects which may occur in the HAZ, the overlaid welding technique for gray cast iron has been developed.
This study was undertaken to evaluate the allowable welding heat input range for high strength steels manufactured by various processes and to compare the weldability of TMCP steel for high heat input welding with that of conventional Ti-added normalized steel. The allowable welding heat input ranges for conventional 50kg/$mm^2$ steel to guarantee D or E grade of ship structural steel were below 150 and 80kJ/cm respectively. Such a limit in welding heat input was closely related with the formation of undesirable microstructures, such as grain boundary ferrite and ferrite side plate in the coarse grain HAZ. In case of 60 and 80kg/$mm^2$ quenched and tempered steels, for securing toughness in weldments over toughness requirements for base metal, each welding heat input had to be restricted below 60 and 40kJ/cm, that was mainly due to coarsened polygonal ferrite in weld metal and lower temperature transformation products in coarse grain HAZ. The TMCP steel could be appropriate as a grade E ship hull steel up to 200kJ/cm, but the Ti-added normalized steel could be applied only below 130kJ/cm under the same rule. This difference was partly owing to whether uniform and fine intragranular ferrite microstructure was well developed in HAZ or not.
A study was made to characterize the microstructures and mechanical properties of the base metal and the heat-affected zone(HAZ) in Cu-bearing HSLA-100 steel. The Gleeble thermal/mechanical simulator was used to simulated the weld HAZ. The relationship between microstructure and toughness of HAZ was studied by impact test, O. M, SEM, TEM, and DSC. The toughness requirement of military specification value was met in all test temperatures for the base metal. The decrease of HAZ toughness comparing to base plate is ascribed to the coarsed-grain and the formation of bainite. Obliquely sectioned Charpy specimens show that secondary crack propagate easily along bainite lath. Improved toughness(240J) at HAZ of $Tp_2=950^{\circ}C$ is due to the fine grain, and reasonable toughness(160~00J) in the intercritical reheated HZA is achieved by the addition of small amount of carbon which affects the formation of "M-A". Cu precipitated during ageing for increasing the strength of base metal is dissolved during single thermal cycle to $1,350^{\circ}C$ and is precipitated little on cooling and heating during subsequent weld thermal cycle. Thus, the decrease of toughness does not occur owing to the precipitation of Cu.
The fracture toughness of subcritical HAZ in the hot strained weldments of two structural steels(SB 41 and SA 537) has been investigated by COD test method and metallurgical study. The obtained results are summarized as follows; 1. The hot straining embitterment of subcritical HAZ depends on the hot straining amounts of notch tip, and the transition temperature( $T_{tr}$ ) increases with the accumulated hot straining amounts(.SIGMA. vertical bar .delta.$_{t}$vertical bar). 2. The fracture toughness of subcritical HAZ depends on materials and microstructure. The transition temperature( $T_{tr}$ ) of subcritical HAZ in SB 41 is almost same as that of parent material, however in SA 537 the temperature is higher than that of parent and lower than that of transformed HAZ. 3. The subcritical HAZ in SA 537 shows a higher toughness at small amounts of hot straining (.SIGMA. vertical bar .delta. $_{t}$vertical bar<0.3mm).mm).
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.11
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pp.124-129
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2017
In this study, we report characteristics of friction stir welding (FSW) technique applied to Al-6005-T6 extruded sheets, which is a common material for railway car bodies. With the welding speed fixed at 300 mm/min, the revolution per minute (RPM) of the rotating tool was varied from 600 to 1800 RPM, with the aim at evaluating the resultant microstructure and mechanical behaviors. Comparison is also made with the conventional Metal Inert Gas (MIG) welding technique. Unlike MIG, no micro-voids were observed for FSW specimens. Hardness measurement revealed that the increased heat input by increasing RPM results in widened heat affected zone (HAZ) and decreased hardness for HAZ due to grain coarsening. Hardness results for the nugget do no show difference. During tensile tests, specimens fractured at HAZ, and increasing rpm led to decrease of the yield stress and tensile stress for the selected RPM range, which is considered to be due to the grain coarsening for HAZ.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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