International Journal of Advanced Culture Technology
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v.3
no.1
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pp.61-67
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2015
The application of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel joint has been increased in industries because of the advantage of both metals was able to increase the service lifetime of the important structures. Therefore, a fusion welding process that could produce a sound weld and good joint properties should be optimized. This research is aimed to weld a butt joint of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel using Gas Metal Arc Welding (GMAW) welding process and to study the effects of welding parameters on joint properties. The experimental results were concluded as follows. The optimized welding parameter that produced the tensile strength of 448 MPa was the welding current of 110A, the welding speed of 400 mm/min and the mixed gas of $80%Ar+20%CO_2$. Increase of the welding current affected to increase and decrease the tensile strength of the joint, respectively. Lower welding current produced the incomplete bonding of the metals and indicated the low tensile strength. Microstructure investigation of the welded joint showed a columnar grain in the weld metal and a coarse grain in the heat affected zone (HAZ). The unknown hard precipitated phases were also found at the grain boundaries of the weld metal and HAZ. The hardness profile did not show the difference of the hardness on the joint that was welded by various welding currents but the hardness of the weld metal was higher than that of the other location.
Metallurgical factors influencing toughness of the Intercritically Reheated Coarse-Grained Heat Affected Zone (ICCG HAZ) of multiple welded SA508-cl.3 Reactor Pressure Vessel Steel were evaluated. The recrystallized austenite formed along the prior austenite grain boundaries and late interfaced on heating to the intercritical range was transformed to bainite and/or martensite during cooling. The newly formed martensite always included some retained austenite(M-A constituents). The characteristics(amount, hardness, density, and size) of M-A constituents were found to be strongly associated with both peak temperature and cooling time(△t8/5(2)) of last pass. Toughness in the ICCG HAZ was deteriorated with increasing amount of M-A constituents which was increased with increasing the last peak temperature within the intercritical temperature range. Meanwhile, for the same intercritical peak temperature, toughness was decreased with increasing cooling time. When cooling time was short, the dominant factor influencing toughness of the ICCG HAZ was amount of M-A constituents. However, when cooling time was lengthened, the hardness difference between M-A constituents and softened matrix(tempered martensite) was found to be the dominant factor.
Electron beam weldability was investigated for 1mm thick cold rolled sheets of commercially pure grade titanium and Ti-6Al-4V alloy. Accelerating voltage of 40kV, beam current of 6mA, and weld speed of 0.8m/min was used and focal position of focused electron beam was just on the surface of workpiece. Microstructure of weld metal, the heat affected zone and base metal was observed using optical microscope. Vickers hardness was measured across the welds and the transverse tensile test was carried out. Hydroformability test was also carried out for the butt welded coupons of commercially pure grade titanium. For the electron beam welded C P Ti, the average grain size was equiaxed $\alpha(15{\sim}25{\mu}m)$ for base metal, coarse equiaxed $\alpha(80{\sim}200{\mu}m)$ for weld metal and annealed and enlarged grain($40{\sim}120{\mu}m$) for the HAZ. The vickers hardness of C P Ti was $180{\sim}200Hv$ for base metal, and $160{\sim}180Hv$ for the weld metal and the HAZ. For the electron beam welded Ti-6Al-4V alloy, the vickers hardness was 360Hv for the base metal, abd $400{\sim}425Hv$ for the weld metal and the HAZ. All the failure occurred at the base metal, when the transverse weld tensile test was carried out for both electron beam welded C P Ti and Ti-6Al-4V alloy. The formability of electron beam welded C P Ti was decreased compared with that of C P Ti base alloy.
The effect of welding speed on the weldability, microstructures, hardness, tensile property of Nd:YAG laser welding joint in 600MPa grade precipitation hardening high strength steel was investigated. A shielding gas was not used, and bead-on-plate welding was performed using various welding speeds at a power of 3.5kW. Porosity in the joints occurred at 1.8m/min, but were not observed over the welding speed of 2.1m/min. However, spatter occurred over the welding speed of 6.6m/min. The hardness was the highest at heat affected zone(HAZ) near fusion zone(FZ), and was decreased on approaching to the base metal. The maximum hardness increased with increasing welding speed. The microstructure of FZ was composed of coarse grain boundary ferrite and bainite(upper) but the HAZ near the FZ contained bainite(Lower) and fine ferrite at a low welding speed. With increasing welding speed, ferrite at the FZ and the HAZ became finely and upper binite changed to lower bainite. In a perpendicular tensile test to the weld line, all specimens were fractured at the base metal, and the tensile strength and the yield strength of joints was equal to those of raw material. Elongation was found to be lower than that of the raw material.
Characterization of microstructures and cryogenic mechanical properties of electro beam (EB) welds between cast and forged Inconel 718 superalloys has been investigated. Optimal EBW condition was found in the beam current range of 36~39 mA with the constant travel speed of 12 mm/s and arc voltage of 120 kV for 10 mm-thick specimens. Electron beam current lower than 25 mA caused to occur the liquation microfissuring in cast-side heat affected zone (HAZ) of EB welds. The HAZ liquation microfissure was found on the liquated grain boundaries with resolidified ${\gamma}/Laves$ and ${\gamma}/NbC$ eutectic constituents. EBW produced welds showing a fine dendritic structure with relatively discrete Laves phase due to fast cooling rate. After post weld aging treatment, blocky Laves phase and formation of ${\gamma}^{\prime}+{\gamma}^{{\prime}{\prime}}$ strengtheners were observed. Presence of primary strengthener and coarse Laves particles in PWHT weld may cause to reduce micro-plastic zone ahead of a crack, leading to a significant decrease in Charpy impact toughness at $-196^{\circ}C$. Fracture initiation and propagation induced by Charpy impact testing were discussed in terms of the dislocation structures ahead of crack arisen from the fractured Laves phase.
Electron beam (EB) weldability of pure grade Nb sheet was studied. One of Nb sheets was as-annealed and the other was cold rolled. Microstructures, Vickers hardness, and transverse weld tensile test were carried out for the base metal, the heat affected zone (HAZ) and weld metal. In the case of the EB welds made using the annealed Nb sheeet, fine equiaxed grains and coarse grains were dominant at the base metal and the HAZ, respectively, and columnar grains were observed at the weld metal. For the EB welds made using the cold rolled Nb sheet, elongated grains in the rolling direction at the base metal, and the microstructures of the weld metal and the HAZ are similar to those of the EB welds made using the annealed Nb sheet, respectively. For both annealed and cold rolled Nb sheet, the width of the HAZs are unusually wide in spite of using high density heat source, i.e. electron beam, and the grain sizes of both HAZs are similar. When tensile test was carried out using the transverse weld specimens, the failure occurred at the HAZ for both EB welds made using Nb sheets annealed and cold rolled, respectively and the tensile strengths of both specimens were 161MPa. Vickers hardness of EB welds made using annealed Nb was 56-57 Hv at both base metal and weld metal, 52-53 Hv at the HAZ. On the other hand, Vickers hardness of EB welds made using cold rolled Nb was 97-99 Hv at the base metal, but the hardness values of weld metal were similar to those obtained at the weld metal of annealed Nb.
In this study, the correlation between microstructure and Charpy impact properties of FCAW(Flux cored arc welding) HAZ(Heat affected zone) of thick steel plates for offshore platforms was investigated. The 1/4 thickness(1/4t) location HAZ specimen had a higher volume fraction of bainite and finer grain size of acicular ferrite than those of the 1/2 thickness (1/2t) location HAZ specimen because of the post heat effect during the continuous FCAW process. The Charpy impact energy at $-20^{\circ}C$ of the 1/4t location HAZ specimen was lower than that of the 1/2t location HAZ specimen because of the high volume fraction of coarse bainite. The Charpy impact energy at -40 and $-60^{\circ}C$ of the 1/2t location HAZ specimen were higher than those of the 1/2t location HAZ specimen because the ductile fracture occurred in the fine acicular ferrite and martensite regions. In the ductile fracture mode, the deformed regions were observed in fine acicular ferrite and martensite regions. In the brittle fracture mode, long crack propagation path was observed in bainite regions.
Eom, Haewon;Cho, Sung Kyu;Cho, Young Wook;Shin, Gunchul;Kwon, Yongjai;Lee, Jung Gu;Shin, Sang Yong
Korean Journal of Materials Research
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v.30
no.4
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pp.184-196
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2020
In this study, effects of carbon and nickel on microstructure and low temperature Charpy impact properties of HSLA (high strength low alloy) steels are investigated. To understand the complex phase transformation behavior of HSLA steels with high strength and toughness before and after welding processes, three kinds of HSLA steels are fabricated by varying the carbon and nickel content. Microstructure analysis, low temperature Charpy impact test, and Vickers hardness test are performed for the base metals and CGHAZ (coarse-grain heat affected zone) specimens. The specimens with the lowest carbon and nickel content have the highest volume fraction of AF, the lowest volume fraction of GB, and the smallest GB packet size. So, the low temperature Charpy absorbed energy of the CGHAZ specimen is the highest. The specimens with increased carbon and nickel content have the lowest volume fraction of AF, the highest volume fraction of GB, and the largest GB packet size. So, the low temperature Charpy absorbed energy of the CGHAZ specimen is the lowest.
In the life assessment for plant structural component, the research on deterioration of toughness and material properties occurred in weldments has been considered as very important problems. In general, the microstructures composed in weldments are hugely classified with weld metal(W.M), fusion line(F.L), heat affected zone(HAZ), and base metal(B.M). It has been reported that the creep characteristics on weldments having variable microstructures could be unpredictably changed. Furthermore, it is also known that HAZ adjacent to F.L exhibits the decreased creep strength compared to those in base or weld metals, and promotes the occurrence of Type III and Type IV cracking due to the growth of grains and the coarsening carbides precipitated in ferritic matrix by welding and PWHT processes. However, the lots of works reported up to date on creep damage in power plant components have been mostly conducted on B.M and the creep properties on a localized microstructures in weldments have not as yet been throughly investigated. In this paper, for various microstructures such as coarse grain HAZ(CGHAZ), W.M and B.M in X20CrMoV121 steel weldment, the small punch-creep(SP-Creep) test using miniaturized specimen(t=0.5mm, 0.25mm) is performed to investigate a possibility for creep characteristics evaluation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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