The rotated bending fatigue test was conducted in air md in 3.5% NaCl salt solution to investigate the fatigue fracture behaviour of raw material and F.E.M dual phase steel made from raw material(SS41) by a suitable heat treatment. This study has compared the initial microcrack creation of material by tensile test with that by fatigue test. And the rotated bending test of cantilever type under the condition of 3.5% NaCl salt solution and air has investigated the corrosion fatigue fracture behaviour with the variation of stress concentration factor determined by each of notch shapes. The initial microcrack have been developed in fragile grainboundary with general corrosion occurring in raw material : in the pits built up by corrosion in F.E.M. dual phase steel because pits bring out stress concentration. It is small that the degree of decrease in corrosion fatigue life for F.E.M. dual phase steel compared with raw material because the notch sensitivity of F.E.M. dual phase steel is lower than raw material in reason of characteristics with two-phase construction.
Both the SS41 steel and the M.E.F(martensite encapsulated islands of frrite) dual phase steel made of SS41 steel by heat treatment were welded by friction welding, and then manufactured machinemade Vnotch standard Charpy impact specimens and precracked with a fatigue system at BM(base metal), HAZ(heat affected zone) and WZ(weld interface Zone). The impact test of them was performed with an instrumented impact test machine at a number of temperatures in constant loading velocity and the dynamic fracture characteristics were studied on bases of the absorbed energy, dynamic fracture toughness and fractography from the test. The results obtained are as follows; At the room temperature, the absorbed energy is HAZ.geq.WZ.geq.BM in case of the M.E.F. dual phase steel: BM.geq.HAZ.geq.WZ in case of the SS41 steel, HAZ.geq.BM.geq.WZ at the low temperature. The absorbed energy is decreased markedly with the temperature lowering; it is highly dependent on the temperature. The dynamic fracture toughness of the M.E.F. dual phase steel is HAZ.geq.WZ.geq.BM at the room temperature; BM.geq.WZ.geq.HAZ below-60.deg. C. Therefore the reliability of friction welding is uncertain at the low temperature(below-60.deg. C). The dynamic fracture toughness of the SS41 steel; HZA.geq.WZ.geq.BM at overall temperature region. The flaw formed by rotational upsetting pressure was shown y SEM; in this region. The absorbed energy per unit area and dynamic fracture toughness were low relative to other region.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.16
no.1
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pp.10-18
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1996
This study verified the relationship between fracture mechanics parameters and X-ray parameters for normalized SS41 steel with homogeneous crystal structure and M.E.F. dual phase steel(martensite encapsulated islands of ferrite). The fatigue crack propagation test were carried out and X-ray diffraction technique was applied to fatigue fractured surface. The change in X-ray parameters(residual stress, half-value breadth) according to the depth of fatigue fractured surface were investigated. The depth of maximum plastic zone, $w_y$, were determined on the basis of the distribution of the half-value breadth for normalized SS41 steel and that of the residual stress for M.E.F. dual phase steel. $K_{max}$ could be estimated by the measurement of $w_y$.
Not only difference of fatigue crack growth and propagation behavior resulted from the grain size, the hardness ratio and volume fraction in M.E.F. dual phase steel composed of martensite in hard phase and ferrite in soft phase, but also the effects of the plastic constraint were investigated by fracture mechanics and microstructural method. The main results obtained are as follows: 1) The fatigue endurance of M.E.F. steel increases with decreasing the grain size, increasing the ratio of hardness and volume fraction. 2) The initiation of slip and crack occures faster as the stress level goes higher. These phenomena result from the plastic constraint effect of the second phase. 3) The crack propagation rate in the constant stress level is faster as the grain size gets larger, the ratio of hardness lower and volume fraction smaller.
For the tensile tests of the F.E.M., microvoids are created by the boundary separation process at the martensite boundary or neighborhood and at inclusions within the fracture. to grow to the ductile dimple fracture. For the case of the M.E.F., microvoids created at the discontinuities of the martensite phase which exists at the grain boundary of the primary ferrite are grown to coalescence with the cleavage cracks induced at the interior of the ferrite, which as a result show the discontinuous brittle fracture behavior. In spite of their similar tensile strengths, the fatigue limit and the notch sensitivity of the M. E.F. is superior to those of the F.E.M., The M.E.F. is much more insensitive to notch than F.E.M. from the stress concentration factor($\alpha$).
Not only difference of fatigue crack growth and propagation behavior resulted from the grain size, the hardness ratio and volume fraction in M.E.F. dual phase steel composed of martensite in hard phase and ferrite in soft phase, but also the effects of the plastic constraint were investigated by fracture mechanics and microstructural method. The main results obtained are as follows: 1) The fatigue endurance of M.E.F. steel increases with decreasing the grain size, increasing the ratio of hardness and volume fraction. 2) The initiation of slip and crack occures faster as the stress level goes higher. These phenomena result from the plastic constraint effect of the second phase. 3) The crack propagation rate in the constant stress level is faster as the grain size gets larger, the ratio of hardness lower and volume fraction smaller.
In order to investigate the corrosion pit occurrence and growth characteristic of M.E.F.(martensite encapsulated islands of ferrite) dual phase steel was made with a suitable heat treatment of raw material(SS41), a corrosion fatigue test was performed under rotary bending in the salt solution having a concentration from 0.01 wt percent to 3.5 wt percent. The fatigue strength of dual phase steel was remarkably decreased with an increase in concentration of salt solution; approximately from 63% to 80% in case of dual phase steel and from 40% to 71% in case of raw material. Corrosion pit occurred in the martensite phase and fatigue cracks from corrosion pits were selectively propagated in martensite phases. In the observation of corrosion pits at the origin of fatigue cracks, it had been found that corrosion pits were grown into hemispherical pits and a/c(the surface diameter, 2c and the depth, a of corrosion pit)was about 1.0-1.5regardless of the variation of salt solution concentration. The difference of corrosion pit depth growth rate was increased with an increase in concentration of salt solution according to an increase in stress level.
Fatigue tests were carried out by a rotary bending testing machine of cantilever type. M.E.F.(ferrite encapsulated islands of martensite) materials were made by a series of heat treatment from a low carbon steel(SM 20 C). The fatigue tests were conducted at stress levels of 302 MPa and with frequencies of 25Hz, 2.5 Hz and 0.5 Hz in 3% NaCl solution. The fatigue strength increased with frequency got higher. The microcracks and corrosion pits were generated at the boundary between the matrix and the 2nd phase. The cracks generated by the corrosion pits were coalesced with the pits around the notch and became the initial crack. The $N_i/N_f$ ratio increased as the frequency and stress level decreased. The interference phenomenon increased with stress level and frequency gots higher. The crack propagation rate was delayed as the stress level lowers and the frequency gets higher, however, the range of the stress intensity factor depended only on a stress level.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.6
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pp.867-876
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1987
Corrosion fatigue fracture with change in the grain size of M.E.F. dual phase steel is investigated in 3.5% NaCI aqueous solution at pH 2, 4, 6, 9, and 11. Generally speaking, decrease in corrosion fatigue life is strongly dependent on decrease in pH and slightly on the grain size. For the B material with the big grain size, the fatigue life is small due to its large reduction ratio of corrosion fatigue life. The influence of grain size on the reduction ratio of corrosion fatigue life is large at pH 11-6. Whi9le at pH 4-2 the reduction ratio of corrosion fatigue life only depends on the corrosion effect. The larger grain size and the lass pH result in the greater influence on corrosion fatigue crack propagation rate. As pH decreases, the plateau portion in the crack propagation rate curves of the B material are distinct. Crack propagation rate curves become slow down at high .DELTA.K range because crack closure effect by minute corrosion products inside crack causes the oxidation corrosion action less effective for a certain period of time. In A material with small grain size, fatigue life is increased in proportion with increase of martensite intergranular which brings forth restraining the crack propagation decreases crack propagation rate. Corrosion pit which is created in the surface of specimen is found at pH 6,4 and 2 which is noticeable and the unevenness of the surface of the specimen becomes severe as pH decreases. The unevenness of corrosion fatigue fracture surface is severe as the effect of pH increases i.e. as pH decreases. In proportion with increase in the grain size and decrease in pH, the aspect of brittle fracture becomes evident.
The microstructures and mechanical properties of Dual Phase (DP), Transformation-Induced Plasticity (TRIP), and Quenching & Partitioning (Q&P) steels were investigated in order to define the strengthening mechanism of 0.2 C steel. An intercritical annealing between Ac1 and Ac3 was conducted to produce DP and TRIP steel, followed by quenching the DP and TRIP steel being quenched at to room temperature and by the TRIP steel being austemperingaustempered-air cooling cooled the steel toat room temperature, respectively. The Q&P steel was produced from full austenization, followed by quenching to the temperature between $M_s$ and $M_f$, and then enriching the carbon to stabilize the austenite throughout the heat treatment. For the DP and TRIP steels, as the intercritical annealing temperature increased, the tensile strength increased and the elongation decreased. The strength variation was due to the amount of hard phases, i.e., martensite and bainite, respectively in the DP and TRIP steels. It was also found that the elongation also decreased with the amount of soft ferrite in the DP and TRIP steels and with the amount of the that was retained in the austenite phasein the TRIP steel, respectively for the DP and TRIP steels. For the Q&P steel, as the partitioning time increased, the elongation and the tensile strength increased slightly. This was due to the stabilized austenite that was enriched with carbon, even when the amount of retained austenite decreased as the partitioning time increased from 30 seconds to 100 seconds.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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