The temperature distribution in the weldment is not uniform because a weldment is locally heated. Thermal plastic deformation results from the local expansion and shrinkage by the heating and cooling of metal. Therefore, residual stresses and distortion occur in the weldment. In this study, we had conducted on the weld thermal cycle simulation that is supposed as the HAZ on SS400 steel and STS304 steel. The residual stresses that were obtained from the drawing and the weld thermal cycle simulation were estimated by X-ray diffraction. We also carried out ultrasonic test for the weld thermal cycle simulated specimens, and then conducted on nondestructive evaluation by the ultrasonic parameters obtained ultrasonic test. From the results, residual stresses of weld thermal cycle simulated specimens after the residual stress removal heat treatment are lower than that of the drawing.
The welding methods have been applied in the most structural products from multi-field of automobile, ship construction and construction, and so on. The structure steel must have enough strength of structure. In this study, SS400 steel and STS304 steel were used to estimate the corrosion characteristics of the weld thermal cycle simulated HAZ. To evaluate the corrosion characteristics, also, the materials with two conditions were used in 3.5% NaCl. The one is to the drawing with diameter of ${\Phi}10$ and the other is to the residual stress removal treatment. The electrochemical polarization test and immersion test were carried out. From test results, corrosion potential, corrosion current density, weight loss ratio and corrosion rate were measured. In the kinds of SS400 steels, corrosion potential of weld thermal cycle simulated specimens after the heat treatment showed somewhat the direction of noble potential. And in the base metal to be drawing weight loss ratio and corrosion rate occurred higher than the other kinds. In the kinds of STS304 steels, the result of base metal to be drawing was similar to results of SS400 steels, too. Two kinds of $750^{\circ}C$ and $1300^{\circ}C$ of weld thermal cycle simulation after the heat treatment were rather higher than the other kinds in weight loss ratio and corrosion rate.
Thermal fatigue life of the automobile exhaust manifold is directly affected by the restraint force according to the structure of exhaust system and bead shape of the welded joints. In the present study, the microstructural changes and precipitation behavior during thermal fatigue cycle of the 18wt% Cr ferritic stainless steel weld heat affected zone (HAZ) considering restraint stress were investigated. The simulation of weld HAZ and thermal fatigue test were carried out using a metal thermal cycle simulator under complete constraint force in the static jig. The change of the restraint stress on the weld HAZ was simulated by changing the shape of notch in the specimen considering the stress concentration factor. Thermal fatigue properties of the weld HAZ were deteriorated during cyclic heating and cooling in the temperature range of $200^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$ due to the decrease of Nb content in solid solution and coarsening of MX type precipitates, laves phase, $M_6C$ with coarsening of grain and softening of the matrix. As the restraint stress on the specimen increased, the thermal fatigue life was decreased by dynamic precipitation and rapid coarsening of the precipitates.
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.
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.
Kim, Tae-Wan;Ha, Jun-Uk;Kim, Dong-Jin;Kim, Jeong-Tae
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.3
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pp.497-504
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2002
The purpose of this study is to analyze thermal cycles and to investigate microstructures of heat affected zones for a low alloy carbon steel pipe under a multipass weld. The commercial finite element code SYSWELD is used to compute thermal cycles during multipass weld. The numerical results such as thermal cycles and size of heat affected zone are compared with those of the experiment and the two results show a good agreement. In addition, the microstructure and hardness are investigated from the weldment in detail. The weakest location is founded at intercritical region near the base metal.
This investigation is concerned with the toughness and microstructure of manneristically simulated HAZ in 12% Cr steel. Unnotched specimens were subjected to weld thermal cycles a weld simulator. The parameters-peak temperatures, cooling rate, influence of PWHT and plastic deformation were considered. After weld simulation, the specimens were heat-treated, V-notched and impact tested. An optical metallographic examination was performed to correlate the HAZ toughness with microstructure. Also a fractographic examination was done to obtain information on the fracture mode. The toughness of the coarse grained zone and the part of HAZ subjected to a peak temperature range 700-800.deg. C are lower than the other parts. However, they are still high enough. The double PWHT cycle could not improve the HAZ toughness in present study. However, if the first PWHT is conducted before the work piece is cooled below $M_f$, it is expected that the double PWHA may be beneficial to the toughness of the HAZ. It is also expected that martensitic welding can be used on production welds.
The hydrogen attack characteristics of 3Cr-1Mo-V steel as simulated weld heat affected state were studied in this paper. The hydrogen attack susceptibility was evaluated by the ratios of Charpy impact absorbed energy at 0℃($vE_{0HA}$/$vE_{0}$) and reduction of area by tensile test ($RA_{HA}$/RA) before and after exposure to hydrogen at 600℃ under 450kgf/㎠ for 300hr. The values of $vE_{0HA}$/$vE_{0}$ and $RA_{HA}$/RA were aggravated as the peak temperature of the simulated heat affected zone(HAZ) raised. These results were due to the increase of the possession of bubbles along the grain boundaries, which were resulted in the reduction of grain boundary area to be precipitated carbides due to grain coarsening and the carbon dissolved in the martensite-austenite constituent near by the prior austenite grain boundary. The possession ratio of methane bubbles formed along prior austenite grain boundaries were increased with raising the peak temperature. (Received February 22, 2000)
The hydrogen attack characteristics of 3Cr-1Mo-V steel as simulated weld heat affected state were studied in this paper. The hydrogen attack susceptibility was evaluated by the ratios of Charpy impact absorbed energy at 0℃({TEX}$vE_{0} {HA}_/vE_{0}${/TEX}) and reduction of area by tensile test({TEX}$RA_{HA}/RA${/TEX}) before and after exposure to hydrogen at 600℃ under 450kgf/㎠ for 300hr. The values of {TEX}$vE_{0} {HA}_/vE_{0}${/TEX} and {TEX}$RA_{HA}/RA${/TEX} were aggravated as the peak temperature of the simulated heat affected zone(HAZ) raised. These results were due to the increase of the possession of bubbles along the grain boundaries, which were resulted in the reduction of grain boundary area to be precipitated carbides due to grain coarsening and the carbon dissolved in the martensite-austenite constituent near by the prior austenite grain boundary. The possession ratio of methane bubbles formed along prior austenite grain boundaries were increased with raising the peak temperature.
The microstructures of the HAZ (Heat Affected Zone) are generally different from the base metal due to rapid thermal cycle during welding process. Particuraly, CGHAZ (Coarsened Grain Heat Affected Zone) near the fusion line is the most concerned region in which many metallurgical and mechanical discontinuities have been normally generated. A computer program by the numerical formularization of phase transformation during cooling with different rates was developed to generate the CCT diagram, and to predict microstructural (phase) changes in the CGHAZ. In order to verify simulated results, isothermal and continuous cooling transformation experiments were conducted. The simulated and experimental results showed that the developed computer model could successfully predict the room temperature microstructural changes (changes in volume fraction of phases) under various welding conditions (heat input & cooling rate $(Δt_{8/5})$).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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