Nur Maizatul Shima Adzali;Nurul Abidah Mohamad Khapeli;Alina Rahayu Mohamed
Advances in materials Research
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v.13
no.3
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pp.183-194
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2024
D3 tools steel and 440C stainless steel (SS) are normally being employed for application such as knife blade and cutting tools. These steels are iron alloys which have high carbon and high chromium content. In this study, lab work focused on the microstructural and corrosion behavior of D3 tools steel and 440C SS after went through heat treatment processes. Heat treatments for both steels were started with normalizing at 1020 ℃, continue with hardening at 1000 ℃followed by oil quenching. Cryogenic treatment was carried out in liquid nitrogen for 24 hours. The addition of cryogenic heat treatment is believed to increase the hardness and corrosion resistance for steels. Both samples were then tempered at two different tempering temperatures, 160 ℃ and 426 ℃. For corrosion test, the samples were immersed in NaCl solution for 30 days to study the corrosion behavior of D3 tool steel and 440C SS after heat treatment. The mechanical properties of these steels have been investigated using Rockwell hardness machine before heat treatment, after heat treatment (before corrosion) and after corrosion test. Microstructure observation of samples was carried out by scanning electron microscopy. The corrosion rate of these steels was calculated after the corrosion test completed. From the results, the highest hardness is observed for D3 tool steel which tempered at 160 ℃(54.1 HRC). In terms of microstructural analysis, primary carbide and pearlite in the as-received samples transform to tempered martensite and cementite after heat treatment process. From this research, for corrosion test, heat treated 440C SS sample tempered with 426 ℃possessed the excellent corrosion resistance with corrosion rate 0.2808 mm/year.
The air gap between the metal and mold, formed by shrinkage during solidification, causes surface and subsurface cracks in the continuous casting process. Molten crack on the surface might also occur due to improper heat transfer between them. In order to compensate the air gap in mold design, the thermal contraction is an essential factor. In this study, the thermal contraction and expansion behaviors were examined from the ($\alpha$ and pearlite)/${\gamma}$ to ${\gamma}$/$\delta$ transformations in continuous casting steels by the commercial dilatometer and the self- assembled dilatometer with laser distance measurement. It was found that the thermal contraction and expansion behaviors were very dependant on the phase transformation of the ${\gamma}$/$\delta$ as well as ($\alpha$ and pearlite)/${\gamma}$. The sudden volume change from $\delta$ to ${\gamma}$ which might cause cracks in the continuous casting process, was observed on cooling just below the melting temperature by the self-assembled dilatometer.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.4
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pp.30-37
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1997
This thesis is concerned with the study on the characteristics of the tool failure occuring at the beginning of cutting in finish machining of hardened steels such as carbon tool steel and alloy tool steel by a ceramic tool (Al$_{2}$O$_{3}$+TiC) with nose radius. In the machining of hardened carbon steel STC3, the wear mechanism on the flank face of the ceramic tool is abrasion wear. The mode of tool failure is developed into catastropic fracture with flaking. It is thought that the fracture caused by FeO and TiO$_{2}$ results from the oxidation of Fe in the workpice and TiC in the ceramic tool and the deposit of Fe formed on the surface of the ceramic tool. In the machining of hardened alloy steel STD11, the wear mechanism on the flank face of the ceramic tool is that abrasion and adhesion wear exist simultaneously. The mode of tool failure at the beginning of cutting features is DOC notch wear. It is thought that the DOC notch wear caused by FeO and TiO$_{2}$results from the oxidation of Fe and TiC in the workpiece and ceramic tool, respectively.
Calik, Adnan;Karakas, Mustafa Serdar;Ucar, Nazim;Aytar, Omer Baris
Journal of Magnetics
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v.17
no.2
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pp.96-99
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2012
The change of saturation magnetization in boronized low carbon microalloyed steels was investigated as a function of boronizing time. Specimens were boronized in an electrical resistance furnace for times ranging from 3 to 9 h at 1123 K. The metallurgical and magnetic properties of the specimens were investigated using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and vibrating sample magnetometry (VSM). A boride layer with saw-tooth morphology consisting of FeB and $Fe_2B$ was observed on the surface, its thickness ranged from 63 ${\mu}m$ to 140 ${\mu}m$ depending on the boronizing time. XRD confirmed the presence of $Fe_2B$ and FeB on the surface. The saturation magnetization decreased with increasing boronizing time. This decrease was attributed to the increased thickness of the FeB and $Fe_2B$ phases. Cracks were observed at the FeB/$Fe_2B$ interfaces of the samples. The number of interfacial cracks increased with increasing boronizing time.
Park, Young-Soo;Lee, Yoon-Sik;Kim, Hyung-Sik;Kim, Chan
Laser Solutions
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v.2
no.3
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pp.11-18
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1999
This paper describes the weldability of carbon steel and stainless steel using 5㎾ $CO_2$ laser system with nearly multi-mode beam and a parabolic focusing mirror. In the laser welding of steels, major welding parameters are focal point, travel speed, beam power, shield gas and gap tolerance, etc.. Two kinds of gases(Ar, He) were used as a assist gas and supplied through the external nozzle. It is very important for optimum condition to remove plasma plume which absorbs laser beam and to obtain deep penetration and sound weld bead. Bead-on-plate welding tests were carried out for the experiments. Penetration data were obtained with various welding parameters and the effects of welding parameters were discussed. Butt welding tests were performed with various conditions. Only the optimum laser parameters assured good weld quality As a result of this study, We achieve the fundamental weldabilities using a high power $CO_2$ laser for carbon steel and stainless steel.
Kim, Ju-Heon;Kim, Dong-Ik;Kim, Jong Seok;Choi, Shi-Hoon;Yi, Kyung-Woo;Oh, Kyu Hwan
Applied Microscopy
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v.43
no.2
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pp.88-97
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2013
Technical investigation to figure out the problems arising during in-situ heating electron backscatter diffraction (EBSD) analysis inside scanning electron microscopy (SEM) was carried out. EBSD patterns were successfully acquired up to $830^{\circ}C$ without degradation of EBSD pattern quality in steels. Several technical problems such as image drift and surface microstructure pinning were taking place during in-situ experiments. Image drift problem was successfully prevented in constant current supplying mode. It was revealed that the surface pinning problem was resulted from the $TiO_2$ oxide particle formation during heating inside SEM chamber. Surface pinning phenomenon was fairly reduced by additional platinum and carbon multi-layer coating before in-situ heating experiment, furthermore was perfectly prevented by improvement of vacuum level of SEM chamber via leakage control. Plane view in-situ observation provides better understanding on the overall feature of recrystallization phenomena and cross sectional in-situ observation provides clearer understanding on the recrystallization mechanism.
It is extremely important to be aware of the ballistic performances of engineering materials in order to be able to choose the lightest armor providing full ballistic protection in civil and military applications. Therefore, ballistic tests are an important part of armor design process. In this study, ballistic performance of plates made of carbon steel and cold worked tool steel against 7.62 mm AP (armor-piercing) bullets was examined experimentally and numerically in accordance with NIJ standards. Samples in different sizes were prepared to demonstrate the effect of target thickness on ballistic performance. Some of these samples were coated with titanium nitride using physical vapor deposition (PVD) method. After examining all successful and unsuccessful samples at macro and micro levels, factors affecting ballistic performance were determined. Explicit non-linear analyses were made using Ls-Dyna software in order to confirm physical ballistic test results. It was observed that the ballistic features of steel plates used in simulations comply with actual physical test results.
The microstructures of the oxide scale developed at high temperature on steels are very complex and their development depends on many factors including time, temperature, oxidation conditions and alloying elements. The classical model of an oxide scale on steel consisting of wüstite, magnetite and haematite layers, is more complicated in reality and its properties change with the factors that affect their development. An understanding of the oxide scale formation and its properties can only be achieved by careful examination of the scale microstructure. The oxide scale microstructure may be difficult to characterise by conventional techniques such as optical or standard scanning electron microscopy. An unambiguous characterisation of the scale and the correct identification of the phases within the scale are difficult unless the crystallographic structure for each phase in the scale is considered and a simultaneous microstructure-microtexture analysis is carried out. In the current study Electron Backscatter Diffraction (EBSD) has been used to investigate the microstructure of iron oxide layers grown on low carbon steels at different times and temperatures. EBSD has proved to be a powerful technique for identifying the individual phases in the oxide scale accurately. The results show that different grain shapes and sizes develop for each phase in the scale depending on time and temperature.
The multiple length scale analysis of previously designed Fe-Mn-Al-C based low-density model alloys reveals the difference in ordered ${\kappa}-carbide$, $(Fe,Mn)_3AlC_x$, between Fe-25Mn-16Al-5.2C (at%) alloy and Fe-3Mn-10Al-1.2C (at%) alloy. For the former alloy composition consisting of fully austenite grains, ${\kappa}-carbide$ showed majorly cuboidal and minorly pancake morphology and its chemical composition was not changed through aging for 24 h and 168 h at $600^{\circ}C$. Meanwhile, for the isothermally annealed ferritic alloy system for 1 hr at 500 and $600^{\circ}C$, the dramatic change in the chemical composition of needle-shape ${\kappa}-carbide$, $(Fe,Mn)_3(Fe,Al)C_x$, was found. Here we address that the compositional fluctuations in the vicinity of the carbides are significantly controlled by abutting phase, either austenite or ferrite. Namely, the cooperative ordering of carbon and Al is an important factor contributing to carbide formation in the high-Mn and high-Al alloyed austenitic steel, while the carbon and Mn for the low-Mn and high Al alloyed ferritic steel.
This article presents a study on the tensile properties of hypoeutectoid steels with different ferrite-pearlite microstructures. Nine kinds of hypoeutectoid steel specimens were fabricated by varying carbon content and isothermal transformation temperature. The microstructural factors such as ferrite & pearlite fraction, interlamellar spacing, and cementite thickness were quantitatively measured and then tensile tests were carried out on the specimens in order to investigate the correlation of the microstructural factors with strength and ductility. The pearlite volume fraction usually increased with decreasing transformation temperature, while the pearlite interlamellar spacing and cementite thickness decreased mostly with decreasing transformation temperature, irrespective of carbon content. The tensile test results showed that the yield and tensile strengths of all the steel specimens increased and their ductility was also improved as the transformation temperature decreased. For the steel specimens investigated, the difference in the transformation temperature dependence of strength and ductility could be explained by the fact that the variation in pearlite fraction with transformation temperature noticeably affected various microstructural factors such as pearlite interlamellar spacing and cementite thickness associated with pearlite fracture mechanism such as void initiation, cementite necking, and cracking.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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