International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.6
no.4
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pp.55-59
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2005
This paper presents a feasibility study whether Shida's constitutive equation being widely used for plain carbon steel in steel manufacturing industry can be extended to alloy steels with a due carbon equivalent model. T,he constitutive relation of the alloy steels (SAE9254, AISI52100 and AISI4140) is measured using hot deformation simulator (GLEEBLE 3500C) at high temperatures ($800^{\circ}C{\~}1000^{\circ}C$) within strain rates of $0.05{\~}40\;s^{-1}$. It has been found the predicted flow stress behavior (constitutive relation) of AISI52100 steel is in agreement with the measured one. On the other hand, the measured flow stress behavior of SAE9254 and AISI4140 steel partly concords with the predicted one when material experiences relatively high strain rate ($10{\~}40\;s^{-1}$) deformation at low temperature ($800^{\circ}C$). It can be deduced that, for AISI52100 steel, Shida's equation with the carbon equivalent model can be applicable directly to the roughing and intermediate finishing stand in hot rolling process for calculating the roll force and torque.
Park, Sang Gyu;Kim, Min-Chul;Lee, Bong-Sang;Wee, Dang-Moon
Korean Journal of Metals and Materials
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v.46
no.12
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pp.771-779
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2008
An effective way of increasing the strength and fracture toughness of reactor pressure vessel steels is to change the material specification from that of Mn-Mo-Ni low alloy steel(SA508 Gr.3) to Ni-Mo-Cr low alloy steel(SA508 Gr.4N). In this study, we evaluate the effects of alloying elements on the microstructural characteristics of Ni-Mo-Cr low alloy steel. The changes in the stable phase of the SA508 Gr.4N low alloy steel with alloying elements were evaluated by means of a thermodynamic calculation conducted with the software ThermoCalc. The changes were then compared with the observed microstructural results. The calculation of Ni-Mo-Cr low alloy steels confirms that the ferrite formation temperature decreases as the Ni content increases because of the austenite stabilization effect. Consequently, in the microscopic observation, the lath martensitic structure becomes finer as the Ni content increases. However, Ni does not affect the carbide phases such as $M_{23}C_6 $ and $M_7C_3$. When the Cr content decreases, the carbide phases become unstable and carbide coarsening can be observed. With an increase in the Mo content, the $M_2C$ phase becomes stable instead of the $M_7C_3$ phase. This behavior is also observed in TEM. From the calculation results and the observation results of the microstructure, the thermodynamic calculation can be used to predict the precipitation behavior.
Kim W. G.;Ahn Y. J.;Shin D. H.;Park K. T.;Ko Y. G.;Lee J. S.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2005.10a
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pp.126-129
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2005
Microstructures and tensile properties of low carbon steels, 5083 Al alloy and Ti-6Al-4V alloy fabricated by equal channel angular pressing (ECAP) were examined in order to understand their deformation response associated with a formation of an ultrafine grained (UFG) structure. Room temperature tensile properties of UFG low carbon ferrite/pearlite steels and UFG ferrite/martensite dual phase steel were compared for exploring a feasibility enhancing the strain hardening capability of UFG materials. In addition, low temperature and high strain rate superplasticity of the two grades of the UFG 5083 Al alloy, and Ti-6Al-4V alloy were presented. From the analysis of a series of experiments, it was found that UFG materials exhibited the enhanced mechanical properties compared to coarse grained counterparts.
Kim, Hong-Eun;Lee, Ki-Hyoung;Kim, Min-Chul;Lee, Ho-Jin;Kim, Keong-Ho;Lee, Chang-Hee
Korean Journal of Metals and Materials
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v.49
no.8
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pp.628-634
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2011
SA508 Gr.4N Ni-Cr-Mo low alloy steel, in which Ni and Cr contents are higher than in commercial SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steels, may be a candidate reactor pressure vessel (RPV) material with higher strength and toughness from its tempered martensitic microstructure. The inner surface of the RPV is weld-cladded with stainless steels to prevent corrosion. The goal of this study is to evaluate the microstructural properties of the clad interface between Ni-Cr-Mo low alloy steel and stainless weldment, and the effects of post weld heat treatment (PWHT) on the properties. The properties of the clad interface were compared with those of commercial Mn-Mo-Ni low alloy steel. Multi-layer welding of model alloys with ER308L and ER309L stainless steel by the SAW method was performed, and then PWHT was conducted at $610^{\circ}C$ for 30 h. The microstructural changes of the clad interface were analyzed using OM, SEM and TEM, and micro-Vickers hardness tests were performed. Before PWHT, the heat affected zone (HAZ) showed higher hardness than base and weld metals due to formation of martensite after welding in both steels. In addition, the hardness of the HAZ in Ni-Cr-Mo low alloy steel was higher than that in Mn-Mo-Ni low alloy steel due to a comparatively high martensite fraction. The hardness of the HAZ decreased after PWHT in both steels, but the dark region was formed near the fusion line in which the hardness was locally high. In the case of Mn-Mo-Ni low alloy steel, formation of fine Cr-carbides in the weld region near the fusion line by diffusion of C from the base metal resulted in locally high hardness in the dark region. However, the precipitates of the region in the Ni-Cr-Mo low alloy steel were similar to that in the base metal, and the hardness in the region was not greatly different from that in the base metal.
Phosphorus is an element that plays many important roles in powder metallurgy as an alloy element. The purpose of this study is to investigate the influence of phosphorus addition on the microstructures and mechanical properties of sintered low-alloy steel. The sintered low-alloy steels Fe-0.6%C-3.89%Ni-1.95%Cu-1.40%Mo-xP (x=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20%) were manufactured by compacting at 700 MPa, sintering in H2-N2 at 1260 ℃, rapid cooling, and low-temperature tempering in Ar at 160 ℃. The microstructure, pore, density, hardness, and transverse rupture strength (TRS) of the sintered low-alloy steels were evaluated. The hardness increased as the phosphorus content increased, whereas the density and TRS showed maximum values when the content of P was 0.05%. Based on microstructure observation, the phase of the microstructure changed from bainite to martensite as the content of phosphorus is increased. Hence, the most appropriate addition of phosphorus in this study was 0.05%.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.10a
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pp.207-210
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2008
The effects of boron additions in steels have long been recognized as very important, mainly with respect to hardnability of heat treatable steels. we investigated the effect of the microstructure and mechanical properties with cooling condition after heat treatment of the boron-treated(${\fallingdotseq}8{\sim}18ppm$) low carbon(${\fallingdotseq}0.2%C$) low alloy steel. The specimens were austenitised for 10 min at $910^{\circ}C$, cooled for the various periods of time from 10 sec to 30 sec or with water after forming for 15 sec. After cooling, mechanical properties were measured by tensile test and hardness test. For analysis of microstructure, Optical were carried out.
Park, Sang Gyu;Kim, Min-Chul;Lee, Bong-Sang;Wee, Dang-Moon
Korean Journal of Metals and Materials
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v.48
no.2
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pp.122-132
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2010
Higher strength and fracture toughness of reactor pressure vessel steels can be obtained by changing the material specification from that of Mn-Mo-Ni low alloy steel (SA508 Gr.3) to Ni-Mo-Cr low alloy steel (SA508 Gr.4N). However, the operation temperature of the reactor pressure vessel is more than $300^{\circ}C$ and the reactor operates for over 40 years. Therefore, we need to have phase stability in the high temperature range in order to apply the SA508 Gr.4N low alloy steel for a reactor pressure vessel. It is very important to evaluate the temper embrittlement phenomena of SA508 Gr.4N for an RPV application. In this study, we have performed a Charpy impact test and tensile test of SA508 Gr.4N low alloy steel with changing impurity element contents such as Mn and P. And also, the mechanical properties of these low alloy steels after longterm heat treatment ($450^{\circ}C$, 2000hr) are evaluated. Further, evaluation of the temper embrittlement by fracture analysis was carried out. Temper embrittlement occurs in KL4-Ref and KL4-P, which show a decrease of the elongation and a shifting of the transition curve toward high temperature. The reason for the temper embrittlement is the grain boundary segregation of the impurity element P and the alloying element Ni. However, KL4-Ref shows temper embrittlement phenomena despite the same contents of P and Ni compared with SC-KL4. This result may be caused by the Mn contents. In addition, the behavior of embrittlement is not largely affected by the formation of $M_3P$ phosphide or the coarsening of Cr carbides.
Two types of secondary hardening martensitic steels, 10Co-14Ni and 6Co-5Ni, were produced by vacuum induction melting to investigate the effect of ausforming process on mechanical properties. According to the results of present study, the alloy samples ausformed at low temperature indicated a rather low hardness level in overall aging time despite the refinement of martensite lath width. As the result can closely be related with the presence of primary carbides precipitated within the initial austenite matrix, we confirmed that, in ultrahigh strength secondary hardening martensitic alloy steels, the ausforming process can rather limit the degree of secondary hardening during the subsequent aging treatment.
Recent developing tendency of nuclear power plant are studied by searching of NDSL, KIPRIS, Science Direct and so on. Welding materials such as low alloyed steels, stainless steels, nickel-based alloys, zirconium alloy and welding methods such as narrow gap welding, laser beam welding, friction stir welding, overlay welding are investigated.
Application of a stronger and more durable material for reactor pressure vessels (RPVs) might be an effective way to insure the integrity and increase the efficiency of nuclear power plants. A series of research projects to apply the SA508 Gr.4 steel in ASME code to RPVs are in progress because of its excellent strength and durability compared to commercial RPV steel (SA508 Gr.3 steel). In this study, the microstructural characteristics and mechanical properties of SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steel and SA508 Gr.4N Ni-Mo-Cr low alloy steel were investigated. The differences in the stable phases between these two low alloy steels were evaluated by means of a thermodynamic calculation using ThermoCalc. They were then compared to microstructural features and correlated with mechanical properties. Mn-Mo-Ni low alloy steel shows the upper bainite structure that has coarse cementite in the lath boundaries. However, Ni-Mo-Cr low alloy steel shows the mixture of lower bainite and tempered martensite structure that homogeneously precipitates the small carbides such as $M_{23}C_6$ and $M_7C_3$ due to an increase of hardenability and Cr addition. In the mechanical properties, Ni-Mo-Cr low alloy steel has higher strength and toughness than Mn-Mo-Ni low alloy steel. Ni and Cr additions increase the strength by solid solution hardening. In addition, microstructural changes from upper bainite to tempered martensite improve the strength of the low alloy steel by grain refining effect, and the changes in the precipitation behavior by Cr addition improve the ductile-brittle transition behavior along with a toughening effect of Ni addition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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