The choice of individual material for industrial application is primarily based on knowledge of its behavior in similar applications and similar environmental conditions. Contemporary design implies knowledge of material behavior and knowledge in the area of structural analysis supported by large capacity computers. Bearing this in mind, this paper presents and analyzes the experimental results related to the mechanical properties of the material considered (30CrNiMo8/1.6580/AISI 4340) at different temperatures as well as its creep and fatigue behavior. All experimental tests were carried out as uniaxial tests. The test results related to the mechanical properties are presented in the form of engineering stress-strain diagrams. The results related to the creep behavior of the material are shown in the form of creep curves, while the fatigue of the material is shown in the form of stress - life (S - N) diagram. Based on these experimental results, the values of the following properties are determined: ultimate tensile strength (${\sigma}_{m,20}=696MPa$), yield strength (${\sigma}_{0.2,20}=355.5MPa$), modulus of elasticity ($E_{,20}=217GPa$) and fatigue limit (${\sigma}_{f,20,R=-1}=280.4MPa$). Results related to fatigue tests were obtained at room temperature and stress ratio R = -1.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.1
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pp.95-102
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2021
Analysis of the fracture surface is one of the most important methods for determining the cause of equipment structural failure. Whether structural failure is caused by impact or fatigue is necessary information in industrial fields. For ferrous and non-ferrous metal materials, two fracture phenomena are generated on the fracture surface: ductile and brittle fractures. In this study, machine learning predicts whether the fracture is based on ductile or brittle when structurural failure is caused by impact. The K-means algorithm calculates this ratio by clustering the brittle and ductile fracture data from a photograph of the impact fracture surface, unlike the existing method, which calculates the fracture surface ratio by comparison with the grid type or the reference fracture surface shape.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.29
no.5
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pp.473-478
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2009
The purpose of this study is to evaluate the behaviour of the plastic deformed zone at crack tip on the standard Charpy specimens which were taken from the multi-passed weld block of the pressure vessel steel. Notch was machined on the standard Charpy test specimens and pre-crack which was located around the fusion line was made under the repeat load. Four point bend and acoustic emission tests were carried out simultaneously. The size of plastic region at crack tip was calculated using stress intensity factor. Relationships between characteristics of acoustic emission and plastic zone size at crack tip were discussed through the cumulative AE energy. Regardless of the specimens, AE signals were absent within the elastic region almost and most of AE signals were produced at the plastic deformation region from yield point to the mid-point between yield and maximum load. More AE signals for the weldment were produced compared with the base-metal and PWHT specimen. Relations between plastic deformed zones at crack tip and cumulative AE energy for the weldment and PWHT specimen were different quietly from the base-metal. Besides, number of AE counts for the weldment was the larger than those of the base-metal and PWHT specimen.
Mechanical properties of HSLA cast steels alloyed with 0.15% Nb, Ti or V were tested as variations of austenizing temperatures and tempering times. The test results are as follows. The hardness of HSLA cast steels austenized for 2hrs at 115$0^{\circ}C$ was shown the highest value regardless of alloying elements and then decreased as the temperature decreased below 110$0^{\circ}C$. The hardness of HSLA cast steels with 0.15% Ti austenized for 2 hrs at $1150^{\circ}C$ was higher than that of any other HSLA cast steels, and chich was mainly attributed to the relatively high amount of bainite, and solid solution hardening. Charpy impact energy of HSLA cast steels was comparable to the C-Mn cast steel except HSLA cast steels with 0.15% Ti austenized at 115$0^{\circ}C$. The hardness of HSLA cast steels austenized for 2 hrs at $1150^{\circ}C$ increased at a ten-minute tempering, and after that, the hardness kept almost sililar level except HSLA cast steels with 0.15% V.
Ju Jang-Bog;Lee Jung-Suk;Jang Jae-il;Kim Cheol-man;Kim Woo-sik;Kwon Dongil
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.5
no.3
s.15
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pp.15-22
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2001
Reliability evaluation of welded structures by mechanical testing of weld heat-affected zones (HAZs) has become general practice throughout the world. HAZs of steel welded Joints show a gradient of microstructure from the fusion line to the unaffected base metal. This study is concerned a correlation between the microstructural change and the fracture characteristics in HAZs of both seam and girth welds of API 5L X65 pipeline steel, which is generally used for natural gas transmission pipelines in Korea. The focus in this study is the investigation of macroscopic fracture behavior of the various regions within HAZ. Changes in microstructure and toughness were observed using actual HAZ specimens. To evaluate the macroscopic toughness of actual HAZ, Charpy V-notch impact test and CTOD test were performed.
High pressure wear characteristics of DCI(Ductile Cast Iron) were investigated through unlubricated pin-on-disc wear test. Wear test were carried out at speed of 23m/min, under pressure of 3MPa and 3.3 MPa. Cu and/or Mn were added to examine the effect of alloying elements on the high pressure wear characteristics of DCI. To investigate the relationship between wear characteristics and mechanical properties of DCI, Brinell hardness and V-notched Charpy impact energy were tested. Wear surface of each specimen was observed by SEM to determine the wear mechanism of DCI under high pressure wear condition. In the mild wear region, wear characteristics of alloyed DCI specimens were very similar to that of unalloyed DCI. But mild-severe wear transition was occurred at different wear distance and wear rate of DCI specimens were changed by alloying elements. In severe wear condition, wear rate of DCI was dramatically increased by the addition of Mn. Although the addition of Cu 0.46wt% did not decrease the wear rate of DCI in the severe wear region, but it delayed the mild-severe wear transition. Under high pressure wear condition, wear rate and mild-severe wear transition were not concerned with hardness of DCI specimens, but they were deeply associated with impact energy changed by alloying elements.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.6C
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pp.251-258
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2011
Steel pipe piles have been used as various deep foundation materials for a long time. Recent increase in steel material cost has made engineers reluctant in using it even with its good quality and ease of construction. Therefore when constructing with steel pipe pile, the decision to reuse the excessive pile length that is cut off from the designed pile head elevation after pile driving can be cost saving. This has caused many constructors to reuse the pile leftovers with new piles, but the absence of quantitative structural capacity behaviors of steel pipe pile after pile driving or appropriate countermeasures and standards in reusing steel pipe pile has resulted in wrong applications, pile structural integrity problems, inappropriate limitation of reusable pile length, etc. The structural performance analysis between a new pile and a pile that has undergone working state and ultimate state stress level during pile driving was performed in this research by means of comparing the results between the dynamic pile load test, tensile load test, charpy energy test and fatigue test for high strength steel of $440N/mm^2$ yield strength. Test results show that under working load conditions the yield strength variation is less than 2% and for ultimate load conditions the variation is less than 5% for maximum total blow count of 3000. The results have been statistically analyzed to check the sensitivity of each factors involved. From the test results, reusability of steel pipe pile lies not in the main pipe yield strength deviation but in the reduction of absorb energy, strength changes and quality control at the welded section, shape deformation and local buckling during pile driving.
The present study deals with the effects of tempering treatment on the microstructure and mechanical properties of Cu-bearing high-strength steels. Three kinds of steel specimens with different levels of Cu content were fabricated by controlled rolling and accelerated cooling, ; some of these steel specimen were tempered at temperatures ranging from $350^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$ for 30 min. Hardness, tensile, and Charpy impact tests were conducted in order to investigate the relationship of microstructure and mechanical properties. The hardness of the Cu-added specimens is much higher than that of Cu-free specimen, presumably due to the enhanced solid solution hardening and precipitation hardening, result from the formation of very-fine Cu precipitates. Tensile test results indicated that the yield strength increased and then slightly decreased, while the tensile strength gradually decreased with increasing tempering temperature. On the other hand, the energy absorbed at room and lower temperatures remarkably increased after tempering at $350^{\circ}C$; and after this, the energy absorbed then did not change much. Suitable tempering treatment remarkably improved both the strength and the impact toughness. In the 1.5 Cu steel specimen tempered at $550^{\circ}C$, the yield strength reached 1.2 GPa and the absorbed energy at $-20^{\circ}C$ showed a level above 200 J, which was the best combination of high strength and good toughness.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.05a
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pp.29-34
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2002
[ $Nb/MoSi_2-ZrO_2$ ] laminate composites have been successfully fabricated by alternately stacking $MoSi_2-ZrO_2$ powder layer and Nb sheet, followed by hot pressing in a graphite mould. The fabricating parameters were selected as hot press temperatures. The instrumented Charpy impact test was carried out at the room temperature in order to investigate the relationship between impact properties and fabricating temperatures. The interfacial shear strength between $MoSi_2-ZrO_2$ and Nb, which is associated with the fabricating temperature and the growth of interfacial reaction layer, is also discussed. The plastic deformation of Nb sheet and the interfacial delamination were macroscopically observed. The $Nb/MoSi_2-ZrO_2$ laminate composites had the maximum impact value when fabricated at 1623K, accompanying the increase of fracture displacement and crack propagation energy. The interfacial shear strength of $Nb/MoSi_2-ZrO_2$ laminate composites increased with the growth of interfacial reaction layer, which resulted from the increase of fabricating temperature. there is an appropriate interfacial shear strength for the enhancement of impact value of $Nb/MoSi_2-ZrO_2$ laminate composites. A large increase of interfacial shear strength restrains the plastic deformation of Nb sheet.
Kim, Min-Chul;Park, Sang-Gyu;Lee, Ki-Hyoung;Lee, Bong-Sang
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.10
no.1
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pp.100-106
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2014
There is a growing need to introduce advanced pressure vessel steels with higher strength and toughness for the optimizatiooCn of the design and construction of longer life and larger capacity nuclear power plants. SA508 Gr.4N Ni-Cr-Mo low alloy steels have superior strength and fracture toughness, compared to SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steel. Therefore, the application of SA508 Gr.4N low alloy steel could be considered to satisfy the strength and toughness required in advanced nuclear power plants. The purpose of this study is to characterize the microstructure and mechanical properties of SA508 Gr.4N low alloy steels. 1 ton ingot of SA508 Gr.4N model alloy was fabricated by vacuum induction melting followed by forging, quenching, and tempering. The predominant microstructure of the SA508 Gr.4N model alloy is tempered martensite having small packet and fine Cr-rich carbides. The yield strength at room temperature was 540MPa, and it was decreased with an increase of test temperature while DSA phenomenon occurred at around $288^{\circ}C$. Overall transition property of SA508 Gr.4N model alloy was much better than SA508 Gr.3 low alloy steel. The index temperature, $T_{41J}$, of SA508 Gr.4N model alloy was $-132^{\circ}C$ in Charpy impact tests, and reference nil-ductility transition temperature, $RT_{NDT}$ of $-105^{\circ}C$ was obtained from drop weight tests. From the fracture toughness tests performed in accordance with the ASTM standard E1921 Master curve method, the reference temperature, $T_0$ was $-147^{\circ}C$, which was improved more than $60^{\circ}C$ compared to SA508 Gr.3 low alloy steels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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