The mechanical and microstructural properties in high heat input welds of home-made SM 50 high strength steels were investigated and compared with the manual shielded metal arc welds. Also, the fracture toughnesses of the simulated weld-bonds with various thermal cycles were quantatively examined in order to provide the basic data for further development of the high strength steels for high input welding. Main results obtained are as follows. (1) The embrittlement degree and the coarse grained region in high heat input welds appear to be extraordinarily large compared with the manual shielded metal arc welds, while the difference in change of nicrohardness is not so large in both welds. (2) The embrittleness in high heat input weld-bonds is mainly affected by the size of coarse grain rather than the microstructure. (3) The fracture toughness in high heat input weld-bonds can be improved by controlling the cooling rate from 800.deg.C to 500.deg.C rapidly.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2001.05a
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pp.301-306
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2001
In this paper, friction welding optimization for 1Cr0.5Mo to STS304 and AE applications for the weld quality evaluation were investigated The important results of this study are as follows : 1. The techiques for dissimilar friction welding optimization if the elevated temperature materials 1Cr0.5Mo and STS304 and its real-time weld quality evaluation by AE were developed, considering on both strength and toughness. 2. Quantitative relationship was identified among welding condition, weld quality and cumulative AE counts.
The microstructure and mechanical properties of the high-strength low-alloy steel weld metals with a variation of nickel content were investigated. The weld metals with a variation of nickel content from 2.3 to 3.3 wt% were prepared using Gas Metal Arc Welding process. The amount of acicular ferrite decreased with increasing nickel content; this is accompanied with an increase in the region of bainite and martensite, hence the hardness and tensile strengths were increased with the increase in nickel content, whereas the impact energy was deteriorated.
Presented in this study are the variations of microstructures and mechanical properties with tempering and Post-Weld Heat Treatment (PWHT) conditions for SA508 Gr.4N steel used as Reactor Pressure Vessel (RPV) material. The blocks of model alloy were austenitized at the conventional temperature of $880^{\circ}C$ then tempered and post-weld heat treated at four different conditions. The hardness and yield strength decrease with increased tempering and PWHT temperatures, but impact toughness is significantly improved, especially in the specimens tempered at $630^{\circ}C$. The sample tempered at $630^{\circ}C$ with PWHT at $610^{\circ}C$ shows optimum mechanical properties in hardness, strength, and toughness, excluding only the transition property in the low temperature region. The microstructural observation and quantitative analysis of carbide size distribution show that the variations of mechanical properties are caused by the under-tempering and carbide coarsening which occurred during the heat treatment process. The introduction of PWHT results in the deterioration of the ductile-brittle transition property by an increase of coarse carbides controlling cleavage initiation, especially in the tempered state at $630^{\circ}C$.
In a primary reactor cooling system(RCS), a dissimilar weld zone exists between cast stainless steel(CF8M) in a pipe and low-alloy steel(SA508 cl.3) in a nozzle. Thermal aging is observed in CF8M as the RCS is exposed for a long period of time to a reactor operating temperature between 290 and $330^{\circ}C$, while no effect is observed in SA508 cl.3. The specimens are prepared by an artificially accelerated aging technique maintained for 300, 1800 and 3600 hrs at $430^{\circ}C$, respectively. The specimens for elastic-plastic fracture toughness tests are prepared one type, which notch is created in the heat affected zone(HAZ) of CF8M. And, the specimens for fatigue crack growth tests are prepared in three classes, which notches are created at the center of deposited zone, the HAZ of CF8M, and the HAZ of SA508 cl.3. From the experiments, the J-integral values with the increase of aging time decrease, and the differences of the fatigue crack growth behaviors are relatively small in the three classes specimens.
For the purpose of studying the influence of stress relieving on microstructures and mechanical properties of weld metal, manual arc welding, onepole and twopole submerged arc welding were accomplished on $60kg/mm^2$ quenched and tempered high strength steel. After stress relieving, a lot of carbides were precipitated, developed and subsequently coarsened at the grain boundaries and within matrix due tn multiple tempering effect in manual arc welding, resulting in deterioated toughness. Meanwhile pearlite and cementite films were spheroidized and shortened in submerged arc welding, resulting in improved considerable toughness. It was observed that main effect of stress relieving was to reduce solut supersaturation by nucleation and growth of carbide precipitates, and stress relieving led to some reduction in the yield and tensile strenath but did not significantly affect elongation.
Kim, Kihyuk;Kim, Kiwon;Sim, Hoseop;Bae, Kangho;Hong, Hyunuk;Park, Byunggyu
Journal of Welding and Joining
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v.33
no.5
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pp.35-40
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2015
Characterization of microstructures and mechanical properties of 83mm thickness EH36-TM welds produced by the combined flux cored arc (FCA) and electro gas (EG) welding processes has been studied with the two different groove conditions, single-V (SV) and double-V (DV) bevels. The welding consumables used for FCA and EG welding processes were ASME/AWS A5.29 (E81T1-K2) and A5.26 (EG72T), respectively. Experimental results showed that all the mechanical properties of welds such as tensile property, CVN toughness and Vickers hardness met IACS requirements. The tensile strength of EG welded plates were reduced by approximately 4% (DV: 3.8%, SV: 4.2%) compared to the base metal. The hardness value of SV-beveled weld metal was slightly lower than that of DV-beveled one. There were no significant differences as per welding groove conditions except for the weld metal. In addition, at the fusion line, the toughness of SV condition was 20J lower and the weld metal was 40J lower than DV condition, respectively. On the basis of microstructural analysis, grain boundary ferrite (GBF) structures for SV condition were 2 times higher volume fraction than for DV condition and their packet sizes were coarsened to almost double. It was thus suggested that the GBF volume fractions and packet sizes in the weld metal of EH36-TM steel plates are the most important factors affecting the mechanical properties of the combined FCA and EG welded joint. Nevertheless, all the results of welds with both DV and SV conditions were found to be excellent.
The metallurgical and mechanical characteristics, toughness and corrosion resistance of dissimilar welds between super duplex stainless steel UNS S32750 and carbon steel ASTM A516Gr.70 have been evaluated. Three heat inputs of 21.12, 24.00, 26.88kJ/cm were employed to make joints of dissimilar metals with flux cored arc welding(FCAW). Based on microstructural examination, vermicular ferrite was formed in the first layer of weld at low heat input(21.12kJ/cm) and $Cr_{eq}/Ni_{eq}$ of 1.61 while acicular ferrite was formed in last layer of weld at high heat input(26.88kJ/cm) and $Cr_{eq}/Ni_{eq}$ of 1.72. Ferrite percentage in dissimilar welds was lowest in the first layer of weld regardless of heat inputs and it gradually increased in the second and third layers of weld. Heat affected zone showed higher hardness than the weld metal although reheated zone showed lower hardness than weld metal due to the formation of secondary austenite. Tensile strengths of dissimilar welds increased with heat input and there was 100MPa difference. The corrosion test by ferric chloride solution showed that carbon steel had poor corrosion resistance and pitting corrosion occurred in the first layer(root pass) of weld due to the presence of reheated zone where secondary austenite was formed. The salt spray test of carbon steel showed that the surface only corroded but the amount of weight loss was extremely low.
In this study, the Charpy impact test along with metallurgical observation was conducted to evaluate low temperature impact toughness of structural steel welds with different welding processes to find out the optimal welding process to guarantee the required impact toughness at low temperatures. The welding processes employed are shield metal arc welding (SMAW) and flux cored arc welding(FCAW), which are commonly used welding methods in construction. The Charpy impact test is a commercial quality control test for steels and other alloys used in the construction of metallic structures. The test allows the material properties for service conditions to be determined experimentally in a simple manner with a very low cost. To investigate the impact toughness at low temperatures of the steel welds, specimens were extracted from the weld metal and the heat affected zone. Standard V-notch Charpy specimens were prepared and tested under dynamic loading condition. The low temperature impact performance was evaluated based on the correlation between the absorbed energy and the microstructure. Analysis of the results showed that the optimal welding process to ensure the higher low temperature impact toughness of the HAZ and the weld metal is SMAW process using the welding consumable for steels targeted to low temperature use.
This study was undertaken to evaluate the allowable welding heat input range for high strength steels manufactured by various processes and to compare the weldability of TMCP steel for high heat input welding with that of conventional Ti-added normalized steel. The allowable welding heat input ranges for conventional 50kg/$mm^2$ steel to guarantee D or E grade of ship structural steel were below 150 and 80kJ/cm respectively. Such a limit in welding heat input was closely related with the formation of undesirable microstructures, such as grain boundary ferrite and ferrite side plate in the coarse grain HAZ. In case of 60 and 80kg/$mm^2$ quenched and tempered steels, for securing toughness in weldments over toughness requirements for base metal, each welding heat input had to be restricted below 60 and 40kJ/cm, that was mainly due to coarsened polygonal ferrite in weld metal and lower temperature transformation products in coarse grain HAZ. The TMCP steel could be appropriate as a grade E ship hull steel up to 200kJ/cm, but the Ti-added normalized steel could be applied only below 130kJ/cm under the same rule. This difference was partly owing to whether uniform and fine intragranular ferrite microstructure was well developed in HAZ or not.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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