Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.1
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pp.214-221
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2003
In this study, based on the effect of the interaction of fracture mechanics by graphite and fatigue limit phenomena of the microscopic observation various matrix structure, spheroidal ratio, size of graphite and distribution etc. parameters containd with Ductile Cast Iron. Therefore, in this study, different ferrite-pearlite matrix structure and spheroidal ratio of graphite of 70%, 80% and 90%, GCD40, GCD45-1 and GCD45-2 series and three different ferrite-pearlite matrix structure, GCD 45-3, GCD 50, GCD 60 series, all of which contain more than 90% spheroidal ratio of graphite, were used to obtain the correlation between mean size of spheroidal graphite and fatigue strength. (1) 73% pearlite structure had the highest fatigue limitation while 36% pearlite structure had the lowest fatigue limitation among ferrite-pearlite matrix. the increase in spheroidal ratio with increasing fatigue limitation, 90% had the highest, 14.3% increasing more then 10%, distribution range of fatigue life was small in same stress level. (2) (equation omitted) of graphite can be used to predict fatigue limit of Ductile Cast Iron. The Statistical distribution of extreme values of (equation omitted) may be used as a guideline for the control of inclusion size in the steelmaking processes.
This paper presents a study on the room- and low-temperature impact toughness of hypoeutectoid steels with ferrite-pearlite structures. Six kinds of hypoeutectoid steel specimens were fabricated by varying the carbon content and austenitizing temperature to investigate the effect of microstructural factors such as pearlite volume fraction, interlamellar spacing, and cementite thickness on the impact toughness. The pearlite volume fraction usually increased with increasing carbon content and austenitizing temperature, while the pearlite interlamellar spacing and cementite thickness mostly decreased with increasing carbon content and austenitizing temperature. The 30C steel with medium pearlite volume fraction and higher manganese content, on the other hand, even though it had a higher volume fraction of pearlite than did the 20C steel, showed a better low-temperature toughness due to its having the lowest ductile-brittle transition temperature. This is because various microstructural factors in addition to the pearlite volume fraction largely affect the ductile-brittle transition temperature and low-temperature toughness of hypoeutectoid steels with ferrite-pearlite structure. In order to improve the room- and low-temperature impact toughness of hypoeutectoid steels with different ferrite-pearlite structures, therefore, more systematic studies are required to understand the effects of various microstructural factors on impact toughness, with a viewpoint of ductile-brittle transition temperature.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2004.10a
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pp.211-214
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2004
In the present study, the effect of SIDT (Strain Induced Dynamic Transformation) on the microstructure of medium carbon steels was investigated to develop spheroidized annealing-free steel wire rods. When $0.45\%C$ steels were hot-deformed under the conditions of heavy reduction at low temperatures, a microstructure quite different from conventional ferrite-pearlite structure was obtained. It was considered that this ferrite-cementite microstructure was obtained because very small retained austenite grains existing between fine SIDT ferrites prefer to transform to cementite and ferrite instead of pearlite during cooling. Through the present study, $0.45\%C$ steels containing ferrite-cementite (FC) structure instead of ferrite-pearlite structure was obtained in as-rolled state by introducing SIDT. The specimen containing the FC structure was much softer than that containing conventional ferrite-pearlite structure. Therefore, it is concluded that deforming medium carbon steels under the conditions of SIDT is a very powerful method to obtain soft steel wire rods which could be cold-forged without softening heat-treatment
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.10
no.6
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pp.42-47
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2001
In this study, fatigue limit of ductile cast iron is evaluated based on phenomena of the microscopic observation, such as matrix structure, spheroidal ratio, size of graphite and distribution. Three different ferrite-pearlite matrix structure, GCD 45-), GCD 50, GCD 60 series, all of which contain more than 70% spheroidal ratio of graphite, were used to obtain the correlation between maximum size of graphite and fatigue strength. It was concluded as fellows. (1) In Ductile cast iron of ferrite-pearlite matrix, the fatigue limit of GCD 60 series with 73% pearlite structure was the highest. (2) From observation of the starting point of crack of all specimens, it is noted that the crack initiates, in graphite, goes through ferrite and propagates into pearlite. (3) A good quality of Ductile cast iron used in this experiment can be checked from uniformly distributed graphite. The negligible interaction effect between graphites was verified by microscopic observation and fracture mechanics investigation in surface and interior of the specimen.
Kim Hyun-soo;Bae Chul-min;Lee Choong-yeol;Kim Byung-min
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.2
s.233
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pp.325-332
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2005
This paper presents a study on defects in pearlite lamella structure of high carbon steel by means of finite-element method(FEM) simulation. High carbon pearlite steel wire is characterized by its nano-sized microstructure feature of alternation ferrite and cementite. FEM simulation was performed based on a suitable FE model describing the boundary conditions and the exact material behavior. Due to the lamella structure in high carbon pearlite steel wire, material plastic behavior was taken into account on deformation of ferrite and cementite. The effects of many important parameters(reduction in area, semi-die angle, lamella spacing, cementite thickness) on wire drawing process can be predicted by DEFORM-2D. It is possible to obtain the important basic data which can be guaranteed in the ductility of high carbon steel wire by using FEM simulation.
Lee, Hyun Wook;Kang, Ui Gu;Kim, Min Soo;Shin, Sang Yong
Korean Journal of Materials Research
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v.29
no.8
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pp.511-518
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2019
In this study, the effect of carbon equivalent and cooling rate on microstructure and hardness of A516 steels for pressure vessel is investigated. Six kinds of specimens are fabricated by varying carbon equivalent and cooling rate, and their microstructures and hardness levels are analyzed. Specimens with low carbon equivalent consist of ferrite and pearlite. As the cooling rate increases, the size of pearlite decreases slightly. The specimens with high carbon equivalent and rapid cooling rates of 10 and $20^{\circ}C/s$ consist of not only ferrite and pearlite but also bainite structure, such as granular bainite, acicular ferrite, and bainite ferrite. As the cooling rate increases, the volume fractions of bainite structure increase and the effective grain size decreases. The effective grain sizes of granular bainite, acicular ferrite, and bainitic ferrite are ~20, ~5, and ${\sim}10{{\mu}m$, respectively. In the specimens with bainite structure, the volume fractions of acicular ferrite and bainitic ferrite, with small effective grains, increase as cooling rate increases, and so the hardness increases significantly.
Strip casting process, a new casting technology which makes thin strip of $0.5{\sim}5\;mm$ thickness directly from molten metal, has been dramatically developed for past 10 years and faced commercialization in the case of STS304 strip. In this study, ductile cast iron strip which is 1.1 mm thick and 100 mm wide is manufactured by the twin roll strip caster. Graphite and matrix structure of the strip can be controlled through heat treatments and the mechanical properties are examined. The microstructure of the as-cast strip consists of cementite and pearlite. Especially the equiaxed crystal zone of pearlite exists in the center region of the thickness due to the characteristics of the strip casting process. Matrix structure can be transformed into fully ferrite or ferrite/pearlite mixed structures by the different graphitization heat treatments. The heat-treated strip with ferrite/pearlite matrix structure showed higher hardness and tensile strength than that with full ferrite matrix structure.
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.
The ring gears of automobile parts are manufactured generally process chart of which is as follows : forging ${\rightarrow}$ annealing or normalizing ${\rightarrow}$ rough machining ${\rightarrow}$ hardening(Quenching-Tempering or carburizing process) ${\rightarrow}$ finish machining. Isothermal annealing process after forging is most effective in the side of improvment of machinability. On this study we selected two kinds of steel;SCM415, SCM435 of most universal and investigated microstructures to find out most suitable condition of heat treatment in proportion continuous cooling and isothermal annealing. As the cooling rate is $5^{\circ}C$ per minute in continuous cooling process, martensite and bainite are coexisted with ferrite and pearlite in SCM435 steel. If the cooling rate is slower than $5^{\circ}C$ per minute, microstructure were only ferrite and pearlite but formation of band structure can't be avoid. On the other hand, microstructure is only ferrite and pearlite regardless of cooling rate because carbon content of SCM415 steel is low. Moreover formation of band structure isn't exposed by faster cooling rate. Most optimal temperature of the isothermal annealing is from $650^{\circ}C$ to $680^{\circ}C$ in SCM435 steel. When holding time is 60 minute with $650^{\circ}C$, the identical ferrite and pearlite microstructures can be obtained.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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