This investigation is concerned with the toughness and microstructure of manneristically simulated HAZ in 12% Cr steel. Unnotched specimens were subjected to weld thermal cycles a weld simulator. The parameters-peak temperatures, cooling rate, influence of PWHT and plastic deformation were considered. After weld simulation, the specimens were heat-treated, V-notched and impact tested. An optical metallographic examination was performed to correlate the HAZ toughness with microstructure. Also a fractographic examination was done to obtain information on the fracture mode. The toughness of the coarse grained zone and the part of HAZ subjected to a peak temperature range 700-800.deg. C are lower than the other parts. However, they are still high enough. The double PWHT cycle could not improve the HAZ toughness in present study. However, if the first PWHT is conducted before the work piece is cooled below $M_f$, it is expected that the double PWHA may be beneficial to the toughness of the HAZ. It is also expected that martensitic welding can be used on production welds.
Microstructure and tensile property in the weld heat-affected zone (HAZ) of austenitic Fe-Mn-Al-C low density steels were investigated through transmission electron microscopy analysis and tensile tests. The HAZ samples were prepared using Gleeble simulation with high heat input welding condition of 300 kJ/cm, and the HAZ peak temperature of $1200^{\circ}C$ was determined from differential scanning calorimetry (DSC) test. The strain- stress responses of base steels showed that the addition of V improved the tensile and yield strength by grain refinement and precipitation strengthening. Tensile strength and elongation decreased in the weld HAZ as compared to the base steel, due to grain growth, while V-added steel had a higher HAZ strength as compared than V-free steel.
In this study, in order to evaluate the shape and the size of the plastic zone at the notch tip before stable crack growth, a newly developed technique for plastic strain measurement, that is, the recrystallization-etching technique was applied to observe the intense strain zone at the notch tip of weld HAZ. 1) The recrystallized specimens showed that the amount of the intense strain zone, more than 20% plastic zone, was quantitatively observed as the plane strain state during the growth of the plastic zone. 2) The behavior of plastic deformation at midsection are different for parent and weld HAZ. In addition, the micro crack initiation occurs at midsection, parent and weld HAZ when the crack opening displacement(COD) value is .delta.$_{t}$=0.4mm. 3) The plastic zone for parent proceeds in the forward direction at notch tip and for weld HAZ in the right and left direction at the notch tip. 4) The relation between plastic strain energy(Wp) and COD(.delta.$_{t}$) depended on yield stress, gradient and plastic strain size.ize.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.2
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pp.314-321
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1987
Post weld heat treatment (PWHT) of weldment of the low alloy Cr-Mo steel, in general, is carried out not only to remove residual stress and hydrogen existing in weldment but to improve fracture toughness of weld heat affected zone (HAZ). There occur some problems such as toughness decrement and stress relief cracking (SRC) in the coarse grained region of weld HAZ when PWHT is practiced. Especially, embrittlement of structure directly relates to the mode of fracture and is appeared as the difference of fracture surface such as grain boundary failure. Therefore, in this paper, the effect of heating rate on PWHT embrittlement under the various kinds of stresses simulated residual stress in weld HAZ was evaluated by COD fracture toughness test and observation of fracture surface. Fracture toughness of weld HAZ decreased with increment of heating rate under no stress, but it was improved to increment of heating rate under the stress. Grain boundary failure didn't almost appear at the heating rate of 600.deg.C/hr but it appeared from being the applied stress of 294 MPa at 220.deg.C/hr and 196 MPa at 60.deg.C/hr.
HAZ impact toughness of Ti-oxide steel was investigated and compared to that of a conventional Ti-nitride steel. Toughness variations of each steel with weld peak temperatures and cooling rates were interpreted with microstructural transformation characteristics. In contrast to Ti-nitride steel showing continuous decrease in HAZ toughness with peak temperature, Ti-oxide steel showed increase in HAZ toughness above $1400^{\circ}C$ peak temperature. The HAZ microstructure of the Ti-oxide steel is characterized by the formation of intragranular ferrite plate, which was found to start from Ti-oxide particles dispersed in the matrix of the steel. Large austenite grain size above $1400^{\circ}C$ promoted intragranular ferrite plate formation in Ti-oxide steel while little intragranular ferrite plate was formed in Ti-nitride steel because of dissolution of Ti-nitrides. Ti-oxides in the Ti-oxide steel usually contain MnS and have crystal structures of TiO and/or $Ti_2O_3$.
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.
Construction of welding structure is greatly dependent upon welding heat cycle. Fracture toughness is decreased remarkablely due to coarse grained HAZ and inequal residual stress of three dimensions to originate in welding. Post weld heat treatment(PWHT) is carried out to increase the fracture toughness of HAZ and to remove the residual stress. There occur some problem such as toughness decrement and stress relief cracking(SRC) in the coarse grained HAZ subject to the effect of tempering treatment. Therefore, in this paper, the effect of heat inputs affecting cooling rate and PWHT under the no stress on fracture toughness were evaluated by crack opening displacement (COD), SEM and micro-hardness test. Experimental results are as follows; 1. Fracture toughness of weld HAZ is dependent upon weld heat cycle and it is decreased with increment of heat input, but the degree of improvement of fracture toughness after PWHT was linearly increased with heat input. 2. Hardness of the parent metal is not changed, but the softening of coarse grained HAZ is remarkable due to PWHT. 3. Fracture surface of as-weld show the perfect brittle fracture with the cleavage fracture, but after PWHT they appear the ductile fracture surface with dimple.
Kim, Woo-Gon;Sah, Injin;Kim, Seon-Jin;Lee, Hyeong-Yeon;Kim, Eung-Seon
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.2
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pp.572-582
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2021
This study investigated the creep and creep crack growth (CCG) behavior of the base metal (BM), weld metal (WM), and heat affected zone (HAZ) in a Gr. 91 weldment, which was made by a shield metal arc weld process. A series of tensile, creep, and CCG tests were performed for the BM, WM, and HAZ at 550 ℃. Creep behavior of the BM, WM, and HAZ was analyzed in terms of various creep laws; Norton's power-law, Monkman-Grant relation and damage tolerance factor (λ), and their constants were determined. In addition, each CCGR law for the BM, WM, and HAZ was proposed and compared in terms of a C*-fracture parameter. The WM and HAZ revealed faster creep rate, lower rupture ductility, and faster CCGRs than the BM, but they showed a similar behavior in the creep and CCG. The CCGRs obtained in the present study exhibited a marginal difference when compared with those of RCC-MRx of currently elevated design code in France. A creep crack path in the HAZ plane progressed towards a weak fine-grained HAZ adjacent to the BM.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.11
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pp.124-129
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2017
In this study, we report characteristics of friction stir welding (FSW) technique applied to Al-6005-T6 extruded sheets, which is a common material for railway car bodies. With the welding speed fixed at 300 mm/min, the revolution per minute (RPM) of the rotating tool was varied from 600 to 1800 RPM, with the aim at evaluating the resultant microstructure and mechanical behaviors. Comparison is also made with the conventional Metal Inert Gas (MIG) welding technique. Unlike MIG, no micro-voids were observed for FSW specimens. Hardness measurement revealed that the increased heat input by increasing RPM results in widened heat affected zone (HAZ) and decreased hardness for HAZ due to grain coarsening. Hardness results for the nugget do no show difference. During tensile tests, specimens fractured at HAZ, and increasing rpm led to decrease of the yield stress and tensile stress for the selected RPM range, which is considered to be due to the grain coarsening for HAZ.
The specimens of two base metals and material friction-welded with hetrogeneous steels of SM40C and STS304 have been prepared and the characteristics of rupture and crack propagation of them have been examined. In the friction-welded material, the width of HAZ is 3.0mm for STS304 and 3.4mm for SM40C. The hardness distribution in HAZ of SM40C is decreased gradually as being getting off interface, but that in HAZ of STS304 is decreased remarkedly and the value of hardness becomes a little lower than that of the base metal in region of 1mm from interface and becomes a little higher than that of the base metal. The tensile strength of the friction-welded material appeared a little lower than that of the base metal and rupture by tensile load is developed in HAZ of STS304 and the position of rupture is at region of low hardness(1mm from interface). The crack propagation rates(da/dN) in both HAZ of the friction-welded material are a little higher than those in both base metals, but the difference are less except for the case of SM45C in low .DELTA. K value. It has been ascertained that the crack in the interface propagates selectively along the HAZ of SM40C and consequently the crack propagation rate is almost similar to that in the HAZ of SM40C.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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