In this study tensile and impact properties of three hypo-eutectoid steels containing different micro-alloying elements were investigated in terms of microstructural factors such as pro-eutectoid ferrite grain size, pearlite fraction, interlamellar spacing, and cementite thickness. Yield point phenomenon appeared in all the steel specimens during tensile testing, and ultimate tensile stress was mainly dependent on pearlite fraction. On the other hand, the refinement of austenite grain size caused by the addition of micro-alloying elements resulted in the increment of ferrite volume fraction and carbon contents in pearlite because of the refinement of pro-eutectoid ferrite grain size. As a result, cementite thickness in pearlite increased and had an effect on deteriorating the low temperature impact toughness.
Effects of rolling and cooling conditions on microstructures and mechanical properties of high-deformable pipeline steels were investigated in this study. Six kinds of pipeline steels were fabricated by varying rolling and cooling conditions, and their microstructures were analyzed by scanning electron microscopy, electron back-scattered diffraction, and transmission electron microscopy. Tensile and Charpy impact tests were conducted on the steels in order to examine the mechanical properties. The steels rolled in the two-phase region showed better low-temperature toughness than those in the single-phase region due to the larger amount of ferrites having high-angle boundaries, although they have lower strength and absorbed energy. The steel rolled in single-phase and finish-cooled at higher temperature showed a good combination of high strength and good low-temperature toughness as well as excellent deformability of the lowest yield ratio and the highest uniform elongation because of the presence of fine ferrite and a mixture of various low-temperature transformation phases.
For high-strength steel, it is difficult to be applied to flexible structural member because it have high yield ratio and low basic material's toughness. One of the great problems when using high-strength steel connections is the brittle fracture at the end of the beam member in common with general mild steel connections. In the cases of mild steel connections, it has be developed that special moment frame connection details by reinforcing structural member or improvement of welding access hole. But, it is incomplete at yet about applicability estimation of high-strength steel connections. This study is the initial step research for the applicability estimation of beam-to-column connections being applied to developed high-strength steel, HSA800. And, it studied about structural performance of the high-strength steel connections according to the details of welding access hole through full-scale test and analytical method.
This present study deals with the effect of micro-alloying elements and transformation temperature on the correlation of microstructure and tensile properties of low-carbon steels with ferrite-pearlite microstructure. Six kinds of low-carbon steel specimens were fabricated by adding micro-alloying elements of Nb, Ti and V, and by varying isothermal transformation temperature. Ferrite grain size of the specimens containing mirco-alloying elements was smaller than that of the Base specimens because of pinning effect by the precipitates of carbonitrides at austenite grain boundaries. The pearlite interlamellar spacing and cementite thickness decreased with decreasing transformation temperature, while the pearlite volume fraction was hardly affected by micro-alloying elements and transformation temperature. The room-temperature tensile test results showed that the yield strength increased mostly with decreasing ferrite grain size and elongation was slightly improved as the ferrite grain size and pearlite interlamellar spacing decreased. All the specimens exhibited a discontinuous yielding behavior and the yield point elongation of the Nb4 and TiNbV specimens containing micro-alloying elements was larger than that of the Base specimens, presumably due to repetitive pinning and release of dislocation by the fine precipitates of carbonitrides.
Variations in the microstructure and mechanical properties of API X70 steel processed by piping, electrical resistance welding (ERW), and post seam annealing (PSA) are investigated in this study. In the welding zone, some elongated pearlites are formed and grains coarsening occurs due to extra heat caused by the ERW and PSA processes. After the piping, the base metal shows continuous yielding behavior and a decrease in yield and impact strengths because mobile dislocation and back stress are introduced during the piping process. On the other hand, the ERW and PSA processes additionally decreased the impact strength of welding zone at room and low temperatures because some elongated pearlites easily act as crack initiation site and coarse ferrite grains facilitate crack propagation. As a result, the fracture surface of the welding zone specimen tested at low temperature revealed mostly cleavage fracture unlike the base metal specimen.
This study deals with the microstructure and tensile properties of 600 MPa-grade seismic reinforced steel bars fabricated by a pilot plant. The steel bar specimens are composed of a fully ferrite-pearlite structure because they were air-cooled after hot-rolling. The volume fraction and interlamellar spacing of the pearlite and the ferrite grain size decrease from the center region to the surface region because the surface region is more rapidly cooled than the center region. The A steel bar specimenwith a relatively high carbon content generally has a higher pearlite volume fraction and interlamellar spacing of pearlite and a finer ferrite grain size because increasing the carbon content promotes the formation of pearlite. As a result, the A steel bar specimen has a higher hardness than the B steel bar in all the regions. The hardness shows a tendency to decrease from the center region to the surface region due to the decreased pearlite volume fraction. On the other hand, the tensile-to-yield strength ratio and the tensile strength of the A steel bar specimen are higher than those of the B steel bar with a relatively low carbon content because a higher pearlite volume fraction enhances work hardening. In addition, the B steel bar specimen has higher uniform and total elongations because a lower pearlite volume fraction facilitates plastic deformation caused by dislocation slip.
In this study, effect of Si content on nugget diameter in electric resistance spot welded dual-phase(DP) steel was investigated. The cold rolled DP steels with different Si content (0.5, 1.0, 1.5, 2.0 wt.%) were used and thickness of those sheet was 1.2mm. With increasing Si content, nugget diameter was increased at the same welding current. This is attributed to increase of heat input result from high resistivity. Also, nugget diameter was increased with an increase in Si content for the same heat input. For this reason, the melting point of DP steel is lowered with an increase in the Si content. And solid DP steel can easily be transformed to a liquid phase because the low melting point. Finally, a prediction formula for the nugget diameter(N.D.) could be obtained in terms of heat input(Q) and melting point(M.P) as follows: N.D.(mm) = 0.11Q(J) - 0.0031 M.P.($^{\circ}C$) + 0.32.
Ipek, Suleyman;Erdogan, Aysegul;Guneyisi, Esra Mete
Steel and Composite Structures
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v.44
no.1
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pp.119-139
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2022
This paper aims to use the artificial intelligence approach to develop a new model for predicting the ultimate axial strength of the circular concrete-filled steel tubular (CFST) stub columns. For this, the results of 314 experimentally tested circular CFST stub columns were employed in the generation of the design model. Since the influence of the column diameter, steel tube thickness, concrete compressive strength, steel tube yield strength, and column length on the ultimate axial strengths of columns were investigated in these experimental studies, here, in the development of the design model, these variables were taken into account as input parameters. The model was developed using the backpropagation algorithm named Bayesian Regularization. The accuracy, reliability, and consistency of the developed model were evaluated statistically, and also the design formulae given in the codes (EC4, ACI, AS, AIJ, and AISC) and the previous empirical formulations proposed by other researchers were used for the validation and comparison purposes. Based on this evaluation, it can be expressed that the developed design model has a strong and reliable prediction performance with a considerably high coefficient of determination (R-squared) value of 0.9994 and a low average percent error of 4.61. Besides, the sensitivity of the developed model was also monitored in terms of dimensional properties of columns and mechanical characteristics of materials. As a consequence, it can be stated that for the design of the ultimate axial capacity of the circular CFST stub columns, a novel artificial intelligence-based design model with a good and robust prediction performance was proposed herein.
Effects of Cu and B on effective grain size and low-temperature toughness of thermo-mechanically processed high-strength bainitic steels were investigated in this study. The microstructure of the steel specimens was analyzed using optical, scanning, and transmission electron microscopy; their effective grain size was also characterized by electron back-scattered diffraction. To evaluate the strength and low-temperature toughness, tensile and Charpy impact tests were carried out. The specimens were composed of various low-temperature transformation products such as granular bainite (GB), degenerated upper bainite (DUB), lower bainite (LB), and lath marteniste (LM), dependent on the addition of Cu and B. The addition of Cu slightly increased the yield and tensile strength, but substantially deteriorated the low-temperature toughness because of the higher volume fraction of DUB with a large effective grain size. The specimen containing both Cu and B had the highest strength, but showed worse low-temperature toughness of higher ductile-brittle transition temperature (DBTT) and lower absorbed energy because it mostly consisted of LB and LM. In the B-added specimen, on the other hand, it was possible to obtain the best combination of high strength and good low-temperature toughness by decreasing the overall effective grain size via the appropriate formation of different low-temperature transformation products containing GB, DUB, and LB/LM.
The use of high-strength steels in construction of highrise and mega building structures can bring about many technological advantages from fabrication to erection. However, key design criteria such as local and lateral stability in current steel design specifications were developed based on tests of ordinary steels which have stress-strain characteristics very different from that of high strength steels. A series of tests on 800 MPa tensile strength steel (HSA800) members are summarized in this paper which were conducted to investigate the appropriateness of extrapolating current ordinary-steel based design criteria to high strength steels. 800 MPa I-shape beam specimens designed according to flange local buckling (FLB) criteria of the AISC Specification developed a sufficient strength for elastic design and a marginal rotation capacity for plastic design. It is shown that, without introducing distinct and significant yield plateau to the stress-strain property of high-strength steel, it is inherently difficult to achieve a high rotation capacity even if all the current stability limits are met. 800 MPa I-shape beam specimens with both low and high warping rigidity exhibited sufficient lateral torsional buckling (LTB) strength. HSA800 short-column specimens with various edge restraint exhibited sufficient local buckling strength under uniform compression and generally outperformed ordinary steel specimens. The experimental P-M strength was much higher than the AISC nominal P-M strength. The measured residual stresses indicated that the impact of residual stress on inelastic buckling of high-strength steel is less. Cyclic seismic test results showed that HSA800 members have the potential to be used as non-ductile members or members with limited ductility demand in seismic load resisting systems. Finally, recent applications of 800 MPa high strength steel to highrise and mega building structures in Korea are briefly presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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