본 연구는 2018년 고창 무장현 관아와 읍성에서 발굴된 비격진천뢰 11점의 보존처리 과정과, 컴퓨터단층촬영(CT)과 감마선(γ-ray)투과조사·금속 조직 분석을 통한 제작기법을 수록하였다. 보존처리는 2019년 국립진주박물관에서 진행한 특별전 '비격진천뢰'(07.16.~08.25.) 전시를 위한 1차 보존처리 과정인 이물질제거와 강화처리를 진행 하였고, 이 과정에서 비격진천뢰 뚜껑(개철, 蓋鐵)을 최초로 확인 할 수 있었다. 제작기법의 경우 11점의 CT와 γ-ray촬영 결과 본체 내부에 많은 기공과 측면에 형틀받침쇠(chaplet, 型持)가 사용되었음을 확인하였으며, 기벽의 두께는 위아래에 비해 측면이 비교적 얇게 설계되었다. 또한 아래 부분 중앙에 쇳물주입구 흔적이 관찰되어 본체를 뒤집은 상태에서 쇳물이 주입되었음을 확인하였다. 금속 조직 분석은 본체 2점과 뚜껑 1점의 분석을 실시하였다. 분석 결과 본체는 시멘타이트(cementite)조직과 펄라이트(pearlite)조직이 관찰되어 주조로 만들어졌고, 뚜껑은 페라이트(ferrite) 조직에 일부 펄라이트가 끼어있으며 비금속 개재물이 일직선으로 관찰되어 단조로 만들었다는 것을 확인하였다.
The most widely excavated iron artifacts used as weapons or farm tools from central southern regions of Korea were subjects of non-metallic inclusion analysis through metallographic examination, microhardness measurement, and scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy. Through metallographic interpretation and study of the analyzed results, the steel manufacturing and iron smelting using heat processing in the iron artifacts excavated from the central southern region of the ancient Korean peninsula was studied, and the analysis of the non-metallic inclusions mixed within the metallic structures was interpreted as the ternary phase diagram of the oxide to infer the type of iron ores for the iron products and the temperature of the furnace used to smelt them. Most of the ancient forged iron artifacts showed $Al_2O_3/SiO_2$ with high $SiO_2$ contents and relatively low $Al_2O_3$ contents for iron ore, indicating t hat for $Al_2O_3$ below 5%, it is presumed that magnetic iron ores were reduced to bloom iron (sponge iron) with direct-reduction process for production. The temperature for extraction of wustite for $Al_2O_3$ below 1% was found to be $1,020{\sim}1,050^{\circ}C$. Considering the oxide ternary constitutional diagram of glassy inclusions, the steel-manufacturing temperature was presumed to have been near $1,150{\sim}1,280^{\circ}C$ in most cases, and minimum melting temperature of casting iron part excavated in Daeseong-ri. Gyeonggi was near $1,400^{\circ}C$, and it is thought that hypoeutectic cast iron of about 2.3% carbon was casted and fragility of cast iron was improved by decarburizing in solid state.
The effect of austenitizing temperature on the degree of carbides re-solutionizing, mean graine size, hardness and the volume fraction of retaind austenite ($V_{\gamma}$) etc., has been studied by means of metallography, X-ray diffractometry and hardness measurement in STD 11 tool steel. As austenitizing temperature increases, the amount of alloying elements which is re-dissolved into matrix increases, resulting in increase of $V_{\gamma}$, due to the chemical stabilization of austenite. The Vickers hardness value decreases with increasing austenitizing temperature, which is attributed to grain size as well the volume fractions of $V_{\gamma}$ and carbides. Theoretical diffraction intensity of (200) ${\alpha}^{\prime}$, (211) ${\alpha}^{\prime}$ (200) ${\gamma}$ and (220) ${\gamma}$ peaks obtained by $CuK_{\alpha}$ chracteristics X-ray (${\lambda}=0.15429nm$) was calculated, and quantitative analysis of $V_{\gamma}$ could be carried out by X-ray diffraction method. The resultant value is well coincided with the value obtained by image analysis method. When the quenched specimen is tempered above $200{\sim}400^{\circ}C$ for 30 min, the transition carbides i.e., MC and $M_2C$ in the size of about 20 nm begin to precipitate at $300^{\circ}C$.
The fraction of $\varepsilon\;and\;\gamma$'-iron nitride in compound layer is predicted by x-ray diffraction using direct comparison method. The validity of formulation models was checked by comparing calculated results with metallographic analysis of iron nitride compound layer grown on steel S45C by gas nitriding. The fraction of $\varepsilon$ calculated by the three phase model, porous-$Fe_3N$/ dense-$Fe_3N$/ mixed layer with $Fe_3N\;and\;Fe_4N$, is 80 percent of that analyzed by etching technique. The $\varepsilon$ fraction predicted by mixed layer model is 122 percent of that measured by microscope.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.205-210
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2002
This article presents an integrated modeling approach for coupled analysis of heat transfer and microstructure evolution in welding carbon steel. The modeling procedure utilizes commercial [mite element code ABAQUS/Standard as the platform for solving the equation of heat conduction. User subroutines that implement computational thermodynamics and kinetics models are integrated with the FEA code to compute the transient microstructure evolution. In this study, the integrated models are applied to simulate the hot-tap repair welding of carbon steel pipeline. Microstructural components are treated as user output variables. Based on the predicted microstructure and cooling rates, hardness distributions in the welds were also predicted. The predicted microstructure and hardness distribution were found in good agreement with metallographic examinations and hardness measurements. This study demonstrates the applicability of computational models for the development of welding procedure for in-service pipeline repair.
Radiant heater tubes with an inside burner are designed to transfer the heat generated from the burner to the outside of the tube by radiation. Hence, tube metal must suffer high temperature of approximately 900-$1000^{\circ}C$. The radiant tube is usually manufactured by centrifugal casting with high Ni-Cr alloys. In this study, failure analysis results of the radiant tube are reported. Failure mechanism of the tube was investigated by visual observation of the foiled tube, metallographic study of the cracked region and chemical analysis of tube metal and oxide scales. It was argued that the main cause of the cracking is repeated oxidation of the tube metal located beneath the thick oxide scale. Oxidation was caused by abnormally high operating temperature which can be verified by aged microstructure and internal void formation.
It happened a failure on special bolt which supported main landing gear actuator up-lock rod of 00 aircraft. Fracture was occurred at end of center drilled hole and thread machined on bolt. Metallographic, fractographic, and other characteristics of embrittlement analysis and experiments carried out on the failed bolt to find out the reason. Bolt surface was cadmium electroplated(EP) to give lubrication and provide excellent corrosion resistance. Resultly, Bolt was failed due to cadmium embrittlement occurred during baking treatment as well as center drilled hole. for the failure that are relevant to failure analysis and prevention. For their successful functional application, cadmium EP bolts require proper and adequate baking treatment after electroplating, and is complete with no center drilled hole
Carbon nitride coatings on the substrates of 0.55wt% C - 1.68wt% Mn induction-hardened rolling elements were prepared by ion beam assisted deposition. It was found through metallographic observation that the carbon nitride coatings appeared lamellar-type repeated layers parallel to the surface of substrate. Surface roughness of the coated specimens was improved in comparison with that of the substrates. Wear resistance of the coatings was evaluated using Polymet RCF-1 machine with a constant supply of lubricant followed by Weibull statistical analysis and scanning electron microscopy. the results indicated failure due to old-age wear-out of the coatings was mainly caused by numerous micropits formed on the wear track during repeated rolling contact.
This article presents an integrated modeling approach for coupled analysis of heat transfer and microstructure evolution in welding carbon steel. The modeling procedure utilizes commercial finite element code ABAQUS/Standard as the platform for solving the equation of heat conduction. User subroutines that Implement computational thermodynamics and kinetics models are integrated with the FEA code to compute the transient microstructure evolution. In this study, the integrated models are applied to simulate the hot-tap repair welding of carbon steel pipeline. Microstructural components are treated as user output variables. Based on the predicted microstructure and cooling rates, hardness distributions in the welds were also predicted. The predicted microstructure and hardness distribution were found in good agreement with metallographic examinations and hardness measurements. This study demonstrates the applicability of computational models for the development of welding procedure for in-service pipeline repair.
Although leakage at a low carbon steel pipe made by electrical resistance welding (ERW) was reported due to grooving corrosion, the cause for the corrosion has not yet been cleared. In order to clarify the main cause, failure analysis on the leaked pipe was carried out, followed by metallographic investigation and corrosion test for the various ERW pipe made with different welding heat input. The microstructure, particularly inclusion content, of the weldment is dependant on the welding heat input applied. For an improper low heat input, the amount of inclusion at the weld was high. High inclusion content accelerated grooving corrosion at the weld. It is therefore that welding heat input should be controlled based on the carbon content of the pipe in order to improve the corrosion resistance of the ERW pipe.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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