In this study, the effect of heat input on weld metal microstructure and the effects of dissimilar weld heat affected zone in quenched and tempered ASTM A517 on the stainless steel AISI 316L is investigated through the optimization of welding parameters. For this purpose, two welding techniques are used, tungsten-conventional gas and pulsed gas with weld wire ER 309MoL with Diameter 2.4 mm. Research showed that the grain size of the heat affected zone in pulsed welding is less compared with conventional welding; weld metal structure is fully austenitic, it has a finer structure in the pulsed method. Additionally, the growth of weld metal adjacent steel A517 is different from steel 316L. Further, investigation showed that the rate of dilution is less in the pulsed method and the impact energy is increased in each three regions of the weld metal and heat affected zones in the pulsed method; the fracture in the weld metal and heat affected zone of steel 316L is quite soft and it is semi-crispy in the heat affected zone of steel A517.
For the purpose of studying the change of mechanical properties of weld parts, shielded metal are welding, one-pole and two-pole submerged arc welding were accomplished weldability on $60kg/mm^2$ quenched and tempered high strength steel. Charpy impact values of the weld metal in welded parts by SMAW and SAW were lower than those of the heat affected zone and increased in order of bond, coarsened, refined and carbon spheroidized regions in the heat affected zone. Grain size of prior austenite or M-A constituent did not significantly affect toughness of welded parts, but precipitated carbide films which forms at the grain boundaries or within matrix and volume fraction of pearilte were most important factor for toughness.
최근 자기적 특성의 변화가 재료의 미세조직적 상태에 민감하다는 보고가 있다. 재료의 미세조직은 상(phase), 결정립의 크기, 석출물 등의 타양한 인자로 구성되며, 본 연구에서는 이러한 인자들을 이용하여 재료의 특성과 Barkhausen noise(BN) 의 관계를 연관시키기 위 한 시도를 하였다. ASTM A 508 Gr. 3 원자로압력용기강을 대상으로 용접열영향부의 미세조직적인 변화를 일곱가지 대표적인 영역으로 구분하였고, 각 영역에서의 미세조직과 기계적특성의 변화를 파악한 후, 자 조건별로 BN을 측정하였다. 통상의 보자력이나 잔류자화 같은 자기적성질은 큰 변화가 없었지만, BN은 미세조직의 상태에 따라 현격한 변화를 보였다. 결정립과 석출물의 크기가 증가함에 따라 BN은 증가하였고. tempered martensite 보다는 tempered bainite 조직에서 높은 BN을 나타냈다.
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
Shielded metal arc welding, one-ploe and two-pole submerged arc welding were accomplished to investigate microstructure changes on phase transformation behavior in $60kg/mm^2$ quenched and tempered high strength steel. Microstructures were examined by optical micrograph and TEM. In shielded metal arc welding (oxygen 250ppm), the inclusions were small size (0.3-0.5$\mu\textrm{m}$)and small in number. In submerged arc welding (oxygen 430-529ppm), the inclusions were larger(0.7-2$\mu\textrm{m}$) than that of shielded metal arc welding and large in number. Microstructure mainly depends on number and distribution of inclusions in fusion zone of weld metal. It was noticed that a limited number of inclusions favors the formation of acicular ferrite.
The martensitic stainless steel has excellent corrosion resistance and higher strength by quenching and tempering heat treatment. It has been widely used as blade material due to these properties. The hardness and impact toughness of martensitic stainless steel depended strongly on tempering temperatures. The 12Cr martensite stainless steel (SS 410) tempered about 540℃ showed temper embrittlement. To know cause of temper embrittlement in terms of phase identification, a detailed analysis of electron diffraction patterns during TEM observations has been carried out on the <110>α-Fe and <113>α-Fe zone axes for temper embrittlement specimen. The double electron diffraction spots at 1/3(211) and 2/3(211) positions were observed. The lattice space between individual diffraction spots was about 3.5 Å and this value coincide with three times to α-bcc lattice space (1.17 Å). The area which found double diffraction spots was judged metastable "zone" similar to the omega phase and induced embrittlement of SS410 material.
Decarburized zone of metal tongue which is used in seat belt for automobiles was carbon-restoration quenched and tempered using nitrogen-methanol gaseous atmosphere. The effects of microstructure and mechanical properties of metal tongue on the effectiveness of carbon-restoration during tempering was studied. Metal tongue showed $20{\sim}30{\mu}m$ decarburized zone. However, after carbon-restoration, it has uniform microstructure and thus hardness without decarburized zone. Carbon-restoration quenching and tempering process resulted in better wear and corrosion resistances than quenching and tempering process.
Characteristics of dissimilar metal welds between alloy steel ASTM A387 Gr. 91 and carbon steel ASTM A516 Gr.70 made with Flux cored arc welding(FCAW) have been evaluated in terms of microstructure, mechanical strength, chemical analysis by EDS as well as corrosion test. Three heat inputs of 15.0, 22.5, 30.0kJ/cm were employed to make joints of dissimilar metals with E91T1-B9C wire. Post-weld heat treatment was carried out at $750^{\circ}C$ for 2.5 h. Based on microstructural examination, tempered martensite and lower bainite were formed in first layer of weld metal. The amount of tempered martensite was decreased and the amount of lower bainite was increased with increasing heat input and layer. Heat affected zone of alloy steel showed the highest hardness due to the formation of tempered Martensite and lower Bainite. Tensile strengths of dissimilar welds decreased with increasing heat inputs. Dissimilar welds seemed to have a good hot cracking resistance due to the low HCS index below 4. The salt spray test of dissimilar metals showed that the corrosion rate increased with increasing heat inputs due to the increase of the amount of lower Bainite.
고온고압장치(High Temperature and Pressure Vessels)의 적용을 위한 기초연구로서 9Cr-1Mo강 용접부의 연화특성에 대하여 검토하였다. 9Cr-1Mo 강재에 Bead-on-Plate용접을 실시한 후, 용접부의 기계적 성질과 그 현미경조직관찰 및 미세경도를 측정한 결과, As-Welded 및 용접 후열처리(PWHT)등의 조건에 관계없이 용접열향부의 변태역과 템퍼링역의 경계에서 모재의 경 도보다 낮은 경도값(연화역)을 나타내었으며 이러한 원인은 결정립계(Grain boundary)에 석출 되는 탄화물의 형성에 의한 뜨임 현상임이 판명되었다.
Chen, Cheng;Chiew, Sing Ping;Zhao, Mingshan;Lee, Chi King;Fung, Tat Ching
Steel and Composite Structures
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제39권4호
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pp.401-417
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2021
This study experimentally reveals the influence of welding on grade S690Q high strength steel (HSS) butt joints from both micro and macro levels. Total eight butt joints, taking plate thickness and welding heat input as principal factors, were welded by shielded metal arc welding. In micro level, the microstructure transformations of the coarse grain heat affected zone (CGHAZ), the fine grain heat affected zone (FGHAZ) and the tempering zone occurred during welding were observed under light optical microscopy, and the corresponding mechanical performance of those areas were explored by micro-hardness tests. In macro level, standard tensile tests were conducted to investigate the impacts of welding on tensile behaviour of S690Q HSS butt joints. The test results showed that the main microstructure of S690Q HSS before welding was tempered martensite. After welding, the original microstructure was transformed to granular bainite in the CGHAZ, and to ferrite and cementite in the FGHAZ. For the tempering zone, some temper martensite decomposed to ferrite. The performed micro-hardness tests revealed that an obvious "soft layer" occurred in HAZ, and the HAZ size increased as the heat input increased. However, under the same level of heat input, the HAZ size decreased as the plate thickness increased. Subsequent coupon tensile tests found that all joints eventually failed within the HAZ with reduced tensile strength when compared with the base material. Similar to the size of the HAZ, the reduction of tensile strength increased as the welding heat input increased but decreased as the thickness of the plate increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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