International Journal of Advanced Culture Technology
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v.3
no.1
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pp.61-67
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2015
The application of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel joint has been increased in industries because of the advantage of both metals was able to increase the service lifetime of the important structures. Therefore, a fusion welding process that could produce a sound weld and good joint properties should be optimized. This research is aimed to weld a butt joint of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel using Gas Metal Arc Welding (GMAW) welding process and to study the effects of welding parameters on joint properties. The experimental results were concluded as follows. The optimized welding parameter that produced the tensile strength of 448 MPa was the welding current of 110A, the welding speed of 400 mm/min and the mixed gas of $80%Ar+20%CO_2$. Increase of the welding current affected to increase and decrease the tensile strength of the joint, respectively. Lower welding current produced the incomplete bonding of the metals and indicated the low tensile strength. Microstructure investigation of the welded joint showed a columnar grain in the weld metal and a coarse grain in the heat affected zone (HAZ). The unknown hard precipitated phases were also found at the grain boundaries of the weld metal and HAZ. The hardness profile did not show the difference of the hardness on the joint that was welded by various welding currents but the hardness of the weld metal was higher than that of the other location.
Many pressure vessels for the hot H$\sub$2//H$\sub$2/S service are made of 2+1/4Cr-1Mo steel with austenitic stainless steel overlay to combat agressive corrosion due to hydrogen sulfide. Hydrogen dissolves in to materials during operation, and sometimes gives rise to unfore-seeable damages. Appropriate precautions must, therefore, be taken to avoid the hydrogen induced damages in the design, fabrication and operation stage of such reactor vessels. Recently, hydrogeninduced cracking (or Disbonding) was found at the interface between base metal and stainless weld overlay of a desulfurizing reactor. Since the stainless steel overlay weld metal is subjected to thermal and internal-pressure loads in reactor operation, it is desirable for the overlay weld metal to have high strength and ductility from the stand point of structural safety. In section III of ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Post-Weld Heat Treatment(PWHT) of more than one hour per inch at over 1100.deg. F(593.deg. C) is required for the weld joints of low alloy pressure vessel steels. This heat treatment to relieve stresses in the welded joint during construction of the pressure vessel is considered to cause sensitization of the overlay weld metal. The present study was carried out to make clear the diffusion of carbon migration by PWHT in dissimilar metal welded joint. The main conclusion reached from this study are as follows: 1) The theoretical analysis for diffusion of carbon in stainless steel overlay weld metal does not agree with Fick's 2nd law but the general law of molecular diffusion phenomenon by thermodynamic chemical potential. 2) In the stainless steel overlay welded joint, the PWHT at 720.deg. C for 10 hours causes a diffusion of carbon atoms from ferritic steel into austenitic steel according to the theoretical analysis for carbon migration and its experiment. 3) In case of PWHT at 720.deg. C for 10 hours, the micro-hardness of stainless steel weld metal in bonded zone increase very highly in the carburized layer with remarkable hardening than that of weld metal.
Weldability, especially HAZ cold cracking, weld metal solidification cracking, and HAZ liquation cracking susceptibilities, of ASTM A356 CA6NM martensitic stainless steel casting was investigated and compared with that of 9-12% Cr ferritic steel castings. Irrespective of the Cr and Ni content in the castings, the HAZ maximum hardness increased with an increase of carbon content. CA6NM steel, which has the lowest carbon content, had the lowest HAZ hardness and showed no cold cracking in y-slit cracking tests. CA6NM steel, meanwhile, showed the largest weld metal solidification cracking susceptibility in varestraint tests because of its higher amount of impurity elements, phosphorus, and sulfur. All castings investigated had good high temperature ductility in hot ductility tests and showed little difference in liquation cracking susceptibility.
Park, Jiwon;Cho, Sung Kyu;Cho, Young Wook;Shin, Gunchul;Kwon, Yongjai;Lee, Jung Gu;Shin, Sang Yong
Korean Journal of Materials Research
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v.30
no.3
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pp.123-130
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2020
In this study, two types of thick steel plates are prepared by controlling carbon equivalent and nickel content, and their microstructures are analyzed. Tensile tests, Vickers hardness tests, and Charpy impact tests are conducted to investigate the correlation between microstructure and mechanical properties of the steels. The H steel, which has high carbon equivalent and nickel content, has lower volume fraction of granular bainite (GB) and smaller GB packet size than those of L steel, which has low carbon equivalent and nickel content. However, the volume fraction of secondary phases is higher in the H steel than in the L steel. As a result, the strength of the L steel is higher than that of the H steel, while the Charpy absorbed energy at -40 ℃ is higher than that of the L steel. The heat affected zone (HAZ) simulated H-H specimen has higher volume fraction of acicular ferrite (AF) and lower volume fraction of GB than the HAZ simulated L-H specimen. In addition, the grain size of AF and the packet sizes of GB and BF are smaller in the H-H specimen than in the L-H specimen. For this reason, the Charpy absorbed energy at -20 ℃ is higher for the H-H specimen than for the L-H specimen.
There have been previous attempts to observe the occurrence of dynamic ferritic transformation at temperatures even above $Ae_3$ in a low-carbon steel, and not only in steels, but recently also in titanium alloys. In this study, a new approach is proposed that involves treating true stress-true strain curves in uniaxial compression tests at various temperatures, and different strain rates in 0.1C-6Ni steel, which is a model alloy used to decelerate the kinetics of ferrite transformation from austenite. The initial flow stress up to peak stress was used to analyze the change in dynamic softening phenomena, such as dynamic recovery, dynamic recrystallization, and dynamic transformation. It is worth mentioning that for predicting the occurrence of dynamic transformation, flow stress before reaching peak stress is much more sensitive to the change in the dynamic softening rate due to dynamic transformation, compared to peak stress. It was found that the occurrence of dynamic ferritic transformation could be successfully obtained even at temperatures above $Ae_3$ once the deformation condition was satisfied. This deformation condition is a function of both the strain rate and the deformation temperature, which can be described as the Zener - Hollomon parameter. In addition, the driving force of dynamic ferritic transformation might be much less than that of the dynamic recrystallization of austenite at a given deformation condition. By applying this technique, it is possible to predict the occurrence of dynamic transformation more sensitively compared with the previous analysis method using peak stress during deformation.
In this study, variations in the microstructure and hardness of a low-carbon SCM415 steel with austenitizing temperature and cooling rate are investigated. When the austenitizing temperature is lower than the A1 temperature (738.8 ℃) of the SCM415 steel, the microstructures of both the air-cooled and water-cooled specimens consist of ferrite and pearlite, which are similar to the microstructure of the initial specimen. When heat treatment is conducted at temperatures ranging from the A1 temperature to the A3 temperature (822.4 ℃), the microstructure of the specimen changes depending on the temperature and cooling rate. The specimens air- and water-cooled from 750 ℃ consist of ferrite and pearlite, whereas the specimen water-cooled from 800 ℃ consists of ferrite and martensite. At a temperature higher than the A3 temperature, the air-cooled specimens consist of ferrite and pearlite, whereas the water-cooled specimens consist of martensite. At 650 ℃ and 700 ℃, which are lower than the A1 temperature, the hardness decreases irrespective of the cooling rate due to the ferrite coarsening and pearlite spheroidization. At 750 ℃ or higher, the air-cooled specimens have smaller grain sizes than the initial specimen, but they have lower hardness than the initial specimen owing to the increased interlamellar spacing of pearlite. At 800 ℃ or higher, martensitic transformation occurs during water cooling, which results in a significant increase in hardness. The specimens water-cooled from 850 ℃ and 950 ℃ have a complete martensite structure, and the specimen water-cooled from 850 ℃ has a higher hardness than that water-cooled from 950 ℃ because of the smaller size of prior austenite grains.
Kim, Ki Tae;Kim, Young Sik;Chang, Hyun Young;Oh, Young Jin;Sung, Gi Ho
Corrosion Science and Technology
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v.14
no.2
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pp.47-53
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2015
Recently, the bending process is greatly applied to fabricate the pipe line. Bending process can reduce welding joints and then decrease the number of inspection. Thus, the maintenance cost will be reduced. Induction heat bending process is composed of bending deformation by repeated local heat and cooling. By this thermal process, corrosion properties and microstructure can be affected. This work focused on the effect of induction heating bending process on the properties of ASME SA106 Gr. C low carbon steel pipes. Microstructure analysis, hardness measurements, and immersion corrosion test were performed for base metal and bended area including extrados, intrados, crown up, and down parts. Microstructure was analyzed using an optical microscope and SEM. Hardness was measured using a Rockwell B scale. Induction heat bending process has influenced upon the size and distribution of ferrite and pearlite phases which were transformed into finer structure than those of base metal. Even though the fine microstructure, every bent area showed a little lower hardness than that of base metal. It is considered that softening by the bending process may be arisen. Except of I2, intrados area, the others showed a similar corrosion rate to that of base metal. But even relatively high rate of intrados area was very low and acceptable. Therefore, it is judged that induction heat bending process didn't affect boric acid corrosion behaviour of carbon steel.
Conventional bake-hardenable(BH) steels should be annealed at higher temperatures because of the addition of Ti or/and Nb which forms carbides and raises recrystallization start temperature. In this study, the development of new BH steels without Ti or Nb addition has been reviewed. The new BH steels have nearly same mechanical properties as the conventional BH steels even though it is annealed at lower temperature. The steels also show smaller deviation of the mechanical properties than that of the conventional BH steels because of the conarol of solute carbon content during steel making processes. The deviation of mechanical properties in conventional BH steels is directly dependent on the deviation of solute carbon which is greatly influenced by the amount of the carbide formers in conventional BH steels. Less alloy addition in the newly developed BH steels gives economical benefits. By taking the advantage of sulfur and/or nitrogen which scarenge in Interstitial-Free or conventional BH steels, fine manganese sulfides or nano size copper sulfides were designed to precipitate, and result in refined ferrite grains. Aluminum nitrides used as a precipitation hardening element in the developed steels were also and resull in fine and well dispersed. As a result, the developed steels with less production cost and reduced deviation of mechanical properties are under commercial production. Note that the developed BH steels are registered as a brand name of MAFE(R) and/or MAF-E(R).
Linepipe steels with a low carbon acicular ferrite microstructure have been recently developed to accommodate the current transportation condition of the gas and oil industry, and they are finally applied to West- East pipeline project in China. By adopting acicular microstructure, both better formability and better toughness could be obtained due to low yield ratio and fine grained microstructure. Mechanical properties of pipe are not greatly different from those of base plates or hot coils with a microstructure of acicular ferrite. Merits of introducing higher strength steels are well known, i.e., reducing the gauge of pipe and the material cost, increasing the welding speed and decreasing construction cost because of reducing the construction period. Threfore, gas and oil industry has required higher strength steel than APIX70 grade steel. Under this background, API-X80 steel has been developed and shall be applied to the several projects. In this paper, developing stage of API-X80 steel is also presented and discussed.
Kim, Byeong-Cheol;Ann, Hui-Seong;Kim, Seon-Jin;Song, Jin-Tae
Korean Journal of Materials Research
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v.1
no.1
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pp.29-36
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1991
Pressurized Water Reactor (PWR) pressure vessels are made of forged low alloy steel plates internally clad with an austenitic stainless steel by welding to improve anti-corrosion properties. They display a characteristic behavior of dissimilar metal weld interface during post weld heat treatment (PWHT) and service at high temperature and pressure. In this Study, Metallugical structure of weld interface of SA 508 Class 3 forged steel clad with 309L, Austenitic stainless steel after PWHT was investigated. To estimate the width of the carburized/decarburized bands quantitatively, a model for carbon diffusion was proposed and a theoretical equation was derived.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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