University of Oulu

Influence of chromium and niobium content on the mechanical properties and heat affected zone simulations of low-carbon bainitic steels

Saved in:
Author: Nyo, Tun1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Mechanical Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 6.9 MB)
Pages: 76
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201912193342
Language: English
Published: Oulu : T. Nyo, 2019
Publish Date: 2019-12-19
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Hannula, Jaakko
Kaijalainen, Antti
Reviewer: Hannula, Jaakko
Kaijalainen, Antti
Description:

Abstract

Controlled rolling followed by directing quenching results in steels with excellent mechanical properties, as well as saving cost by passing reheating cost after normalized rolling. The effect of six different combinations of niobium and chromium on microstructures and on mechanical properties of thermomechanically rolled and direct-quenched low carbon microalloyed steel plates were investigated. The target mechanical properties were 700 MPa yield strength with good impact toughness. Bainite was the dominant microstructure of all investigated steels. The prior austenite morphology and transformed microstructure was studied and compared to tensile properties, impact toughness, hardness and hardenability. Also, Gleeble simulation of heat affected zone (HAZ) was performed using t8/5 of 5 s and 15 s to simulate weldability of steels. Four out of six compositions produced similar mechanical properties as S700 steel, which is currently produced in industry. 4 %Cr with 0.035% Nb can get better mechanical properties than with 0.06 % Nb. Addition of Cr also resulted in hardenability of austenite. Decrease of Cr content increased formation of quasi-polygonal ferrite, and therefore increased impact toughness and elongation and decreased the yield strength. Steels with 4% Cr were also observed to have negligible decrease in hardness at coarse grained heat affected zone (CGHAZ) compared to hardness level of base material.

Kromi- ja niobipitoisuuden vaikutus mekaanisiin ominaisuuksiin ja hitsaussimulointeihin matalahiilisessä bainiittiteräksessä

Tiivistelmä

Kontrolloitu valssaus yhdessä suorakarkaisun kanssa mahdollistavat teräksille erinomaiset mekaaniset ominaisuudet sekä vähentävät kustannuksia, kun energiaa vievä normalisointivaihe voidaan jättää välistä. Työssä tutkittiin yhteensä kuuden erilaisella niobi- ja kromipitoisuudella olevan koostumuksen vaikutusta termomekaanisesti valssatun ja suorakarkaistun mikroseostetun matalahiilisen teräksen mikrorakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Tavoitteena teräksen mekaanisille ominaisuuksille olivat 700 MPa myötölujuus sekä hyvä iskusitkeys. Bainiitti oli dominoiva mikrorakenne kyseisissä mikroseostetuissa teräksissä. Perinnäisen austeniitin morfologiaa ja siihen muodostunutta mikrorakennetta tutkittiin suhteessa mekaanisiin ominaisuuksiin, kuten lujuuteen, venymään, iskusitkeyteen ja karkenevuuteen. Lisäksi hitsattavuutta tutkittiin simuloimalla hitsauksessa syntyvää lämpovyöhykettä Gleeble-simulaattorilla kahdella eri t8/5-ajalla; 5 sekuntia ja 15 sekuntia. Neljällä kuudesta tutkimuksesta koostumuksesta saatiin teollisesti tuotetun S700-teräksen kaltaisia tuloksia mekaanisten ominaisuuksien kannalta. Lisäämällä neljä prosenttia kromia ja 0.035% niobia saatiin parempia mekaanisia ominaisuuksia kuin lisämäällä pelkästään 0.06% niobia. Kromin lisäys myös paransi austeniitin karkenenevutta, kun taas kromin vähentäminen edesauttoi kvasipolygonaalinen ferriitin muodostumista ja siten kasvatti iskusitkeyttä ja venymää myötölujuuden kustannuksella. Lisäksi neljä prosenttia kromia sisältäneiden terästen karkearakeinen lämpövyöhyke pehmeni vähäisesti perusaineeseen verratuna.

see all

Subjects:
Copyright information: © Tun Nyo, 2019. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.