Mechanical properties and structure of as-received,heat-treated and hydrided Zr-1.5 wt% Cr-0.1 wt% Fe alloy tubing

Abstract

The mechanical properties or both unhydrided and hydrided Zr-Cr-Fe alloy tubing have been evaluated using ring tensile, tube burst and Charpy impact tests over a range of temperatures from room up to 400°C. Aspects of the recovery and recrystallization or two batches or tubing were studied. Stress relieving cold-worked tubing between 450° and 575°C gave stronger, less ductile material compared with recrystallized tubing but the actual tensile values depended critically on the stress-relieving temperature. Beta quenching and ageing thin-walled tubing resulted in poor ductility, variabk strength and structure with some massive grain coarsening. The tensile duct iii ty or Zr-Cr-Fe tubing was lowered by circumferentially aligned hydride although the drop was not serious at least up to 400 ppm hydrogen. Hydride had little effect on tensik stength up to 300 ppm hydrogen but there was an increase in strength at higher hydrogcn levels.

Résumé

Les propriétés mécaniques du Zr-Cr- Fe, hydruré ct non-hydruré, ont été évaluées en utilisant des essais de traction sur anneaux, d'eclatement de tubes et l'essai Charpy dans une gamme de température variant de l'ambiante a 400°C. Des aspects de la restauration ct la recristallisation de deux séries de tubes ont été étudiés. Un recuit entre 450° et 575°C pour éliminer les contraintes résiduelles a donné un matériau plus résistant et moins ductile en comparaison aux tubes recristallisés, mais les valeurs obtenues en traction dépendaient fortement de la température de ce recuit. Dans les tubes à paroi mince, une trempe de la phase β (suivie d'un vieillissement a diminué la ductilité et donné une résistance mécanique variable et une structure contenant des régions à trés gros grains. Des hydrures alignés circumférentiellement ont réduit la ductilité en traction des tubes de Zr-Cr-Fe, mais cette réduction était mineure, du moins jusqu'à 400 ppm d'hydrogène. Jusqu'è 300 ppm d'hydrogène, les hydrures ont peu intluencé la résistance en traction, mais ont causé une augmentation de la résistance mécanique à des teneurs plus élevées.     

Texture produced in cold-rolled and recrystallized zircaloy-2 and Zr-2.5 wt% Nb alloys

Abstract

Cold rolling zircaloy-2 develops a texture with the {0001} plane of the grains orientated parallel to the rolling plane and the [1010] direction parallel to the rolling direction. In cold-rolled Zr - 2.5 wt %. Nb the grains are tilted towards the transverse direction so that the {1014} plane is parallel to the rolling plane and the [2132] direction parallel to the rolling direction.

Beta annealing of zircaloy-2 and Zr - 2.5 wt % Nb results in a rotation about the hexagonal axis along with a reorientation so that some grains have their [0001] direction close to the rolling direction. Alpha annealing of zircaloy-2 results only in the rotation of the grains about their hexagonal axis.

Although fibre texture banding in α-annealed heavily cold worked zirconium has been reported, it was not observed in zircaloy-2 after reducing 95 per cent or after α-annealing.

Résumé

Le laminage à froid du zircalloy-2 produit une texture des grains, les plans {0001} étant parallèles au plan de Iaminage et la direction [101a] parallèle à la direction de laminage. Lors du laminage à froid du Zr-2.5% Nb les grains basculent dans le sens travers de sorte que la texture est alors {1014} [2132].

Le recuit en phase β de ces deux alliages conduit à une rotation autour de l'axe [0001] et à une réorientation de sorte que quelques grains ont leur direction [0001] voisine de la direction de laminage. Le recuit en phase α du zirca1loy-2 ne conduit qu' à une rotation des grains par rapport à leur axe hexagonal

Bien qu'après un fort écrouissage l'apparition de texture en bandes a été rapportée pour du zirconium recuit en phase α, nen de tel n'a été observé sur du zircalloy-2 soit après déformation de 95%, soit après recuit en phase α     

Molybdenum steels for pipelines

Abstract

Stringent property requirements are specified for steels to be used for oil and gas pipelines, especially for application in extremely cold climates. The effect of controlled plate mill processing (including water spray cooling between hot rolling passes), and of simulated strip mill processing on the mechanical properties and microstructure of pipe skelp of varying thickness has been studied in a family of Mn-Mo-Cb steels developed to meet these specifications. By virtue of chemistry and process control, desired minimum levels of yield strength in the range of 60 to 90 ksi (415 to 620 N/mm²) have been achieved, with excellent corresponding toughness values, in strip and plate gauges up to 0.75 in (19 mm). The microstructure of these steels varies, according to chemistry, from ferrite plus pearlite to acicular ferrite.

Résumé

Des propriétés mécaniques particulièrement strictes son t exigées des aciers pour pipe-lines (gaz ou pétrole) situés spécialement dans des régions très froides. Pour une série d'aciers au Mn-Mo-Cb développés pour de telles applications, les auteurs ont étudié la variation des propriétés mécaniques et de la microstructure de tôles a tube d' épaisseur variable en fonction de la procédure de laminage contrôlé des tôles fortes (incluant un refroidissement par aspersion d'eau entre les passes) ou d'une procédure simulée de laminage des feuillards. Du fait de la composition chimique et du contrôlé du laminage, des limites d' élasticité de l'ordre de 60 à 90 ksi (415 à 620 N/mm²) ont été atteintes et sont associées a d'excellen tes valeurs de la résilience des feuillards et des tôles jusqu'à 0.75 in. (19 mm) d' épaisseur. Selon la composition, la microstructure de ces aciers varie de ferritico-perlitique à une ferrite aciculaire.     

The effect of processing variables on the mechanical properties and strain ageing of high-strength low-alloy V and V-N steels

Abstract

Laboratory experiments have been conducted on a series of vanadium and vanadium-nitrogen steels. The results indicate that the combination of vanadium plus nitrogen gives an excellent notch toughness in the normalized plates (EA TT < ?80°C). Controlled rolling gives about 100 MPa higher yield strength with somewhat reduced notch toughness (EATT? ?50°C). Aluminum does not improve the properties of a normalized or controlled-rolled vanadium-nitrogen plate. Vanadium is able to combine with nitrogen so effectively that the steel can be considered. to be unsusceptible to strain ageing.

Résumé

Les auteurs ont fait des essais de laboratoire sur une série d'aciers au vanadium et au vanadium-azote. Les résultats indiquent que la combinaison vanadium-azote donne d'excellentes propriétés de résilience pour des tôles fortes normalisées (EA TT < ?80 °C). Le laminage contrôlé conduit à une limite d'élasticité plus élevée d'environ 100 MPa et a une résilience quelque peu réduite (EATT ? -50°C). L'aluminium n'améliore pas les propriétés d'une tôle forte d'acier au vanadium-azote après normalisation ou après laminage contrôlé. L'efficacit;amp;#x00E9; de la réaction entre Ie vanadium et l'azote est telle que l'acier peut être consideéré comme n'étant pas susceptible au vieillissement après écrouissage.     

Fabrication Technology And Material Property Requirements For Heavy Wall Pressure Vessels

Abstract

The joining of heavy section steels in the fabrication of large pressure vessels is reviewed. For thicknesses ≥ 100mm, narrow-gap welding processes offer a significant saving in weld metal volume, increased productivity, and acceptable levels of mechanical properties, i.e. notch toughness.

The in-service properties of pressure vessel steels are discussed, with particular emphasis on 2.25 Cr–1 Mo base metal and stainless steel weld overlay. The results of a study of the effect of phosphorus and silicon on temper embrittlement of 2.25 Cr–1 Mo steel and the role of rare earth additions in reducing the susceptibility to temper embrittlement are presented. The presence of hydrogen in stainless steel overlay can lead to (1) a loss in ductility depending on the amount of sigma phase, and (2) disbonding at the overlay/base metal interface.

Résumé

L'assemblage d'aciers prolifés lourds dans la fabrication de gros bacs sous pression est revu. Pour une épaisseur supérieur ou égale à 100mm (≥ 100mm), le soudage avec faible écartement des bords offre une économie importante dans le volume du métal de soudure, une productivité augmentée et des propriétés mécaniques de niveaux acceptables, comme la résistance des encoches.

Les propriétés des aciers pour bacs sous pression sont discutés, en mettant un accent particulier sur le métal commun 2.25 Cr–1 Mo et les recouvrements de soudure en acier inoxydable. Les résultats d'une étude de l'effet du phosphore et du silicium sur l'accroissement de la fragilite à revenu du metal 2.25 Cr–1 Mo et le rôle des rares additions de terre dans la réduction de la susceptibilite a l'accroissement de la fragilité a revenusont présentés. La presence d'hydrogene dans le recouvrement des aciers inoxydables selon le nombre de phase sigma, et (2) au relâchement des liens a l'interface du métal commun et du recouvrement.     

The influence of alkaline salt bath quenching on the microstructure and mechanical properties of AISI D2 steel

In this work, the microstructure and mechanical properties of AISI D2 tool steel is compared after air cooling and quenching in alkaline salt bath (60% KOH and 40% NaOH). The results have shown that the hardness of the samples quenched in alkaline salt bath with different temperatures followed by tempering at 540°C was higher than the hardness of air cooled sample. The maximum hardness from surface to centre of the samples was achieved after quenching in salt bath at 220°C. The microstructure and consequently the mechanical properties were altered after quenching in different media. It is also shown that hardening of D2 steel in alkaline salt bath can result in higher strength values than air cooling while there was no significant change in the impact energy of the samples.

Dans ce travail, on compare la microstructure et les propriétés mécaniques de l’acier à outils AISI D2 après refroidissement à l’air ou après trempe dans un bain de sel alcalin (60% KOH et 40% NaOH). Les résultats ont montré que la dureté des échantillons trempés dans le bain de sel alcalin à différentes températures suivi d’un revenu à 540°C était plus élevée que la dureté de l’échantillon refroidi à l’air. On a obtenu la dureté maximale, depuis la surface jusqu’au centre des échantillons, par trempe dans le bain de sel à 220°C. La microstructure et, par conséquent, les propriétés mécaniques étaient altérées après la trempe dans différents médias. On montre également que l’endurcissement de l’acier D2 dans un bain de sel alcalin peut résulter en des valeurs plus élevées de résistance à la traction que lors du refroidissement à l’air alors qu’il n’y avait pas de changement important de l’énergie de rupture des échantillons.     

Mechanical behaviour of thermomechanically produced ultrafine grained dual-phase steels

Dual-phase (DP) steels are an excellent alternative in the production of automotive parts that require high mechanical resistance, high impact strength and elevated elongation. These materials are produced using low alloy steels as a basis, reducing costs and resulting in a combination of martensite and ferrite structures with ultrafine grain size. These characteristics are achieved through strict control of rolling conditions, strain rate, cooling rate and coiling temperature. This work presents the results of tension testing of two types of DP steels, along with microstructural characterisation, in order to understand the effect of the advanced thermomechanical controlled rolling processes on the formation of the microstructure and resulting mechanical properties.

Les aciers biphasés sont une excellente substitution pour la production de composantes automobiles qui requièrent une résistance mécanique élevée, une haute résistance à l’impact et une grande élongation. Ces matériaux sont produits en utilisant des aciers faiblement alliés comme base, réduisant les coûts et engendrant des combinaisons de structures martensitiques et ferritiques à granularité ultrafine. On obtient ces caractéristiques grâce à un contrôle strict des conditions de laminage, de la vitesse de déformation, de la vitesse de refroidissement et de la température d’enroulement. Cet article présente les résultats des essais de traction de deux nuances d’acier biphasé, de même que la caractérisation de la microstructure, afin de comprendre l’effet des procédés avancés de laminage thermomécanique contrôlé sur la formation de la microstructure et les propriétés mécaniques qui en déroulent.     

Oxide nickel ores smelting of ferronickel in two-zone Vaniukov Furnace

Abstract

Gipronickel Institute is developing a brand new process of Kempirsay Deposit’ nickel oxide ore treatment to ferronickel based on Vaniukov Furnace smelting technology. Results of the extended laboratory scale tests using the pilot Vaniukov two-zone Furnace are presented. It is demonstrated that treatment of relatively poor nickel oxide ore (Ni, 1·05 mass-%) according to the abovementioned technology can result in production of high grade ferronickel (Ni?20%) at high nickel recovery (>90%). Technological peculiarities of the processes taking place in the furnace’ smelting and reduction areas are considered.

L’Institut Gipronickel est en train de développer un procédé entièrement nouveau pour le traitement du minerai d’oxyde de nickel en ferronickel du dépôt de Kempirsay, basé sur la technologie de fonte du four Vaniukov. On présente les résultats des essais approfondis à l’échelle du laboratoire utilisant le four pilote Vaniukov à deux zones. On démontre que le traitement de minerai d’oxyde de nickel à teneur relativement faible (1·05% en masse de Ni) peut aboutir, d’après la dite technologie, en une production de ferronickel de haute qualité (?20% de Ni) avec récupération élevée du nickel (>90%). On considère les particularités technologiques des procédés qui ont lieu lors de la fonte dans le four et dans les zones de réduction.     

The determination of oxygen activity in liquid steel and the practical use of these values to control deoxidation

Abstract

The application of a galvanic oxygen-concentration cell to measure dissolved oxygen content in molten steel has been investigated using Leigh Instruments’ Oxygen Probe. Data collected on 65 BOF heats (0.12% max. carbon) were processed for multiple correlation analysis on Algoma Steels IBM 1150 computer. Nomographs, to predict the oxygen concentrations in liquid steel before tap, were constructed on the basis of regression equations developed from multiple analysis. Results show that oxygen concentrations in low carbon steels (0.12% max. carbon), determined with the help of these nomographs, are within less than 10% of the true oxygen values obtained by using oxygen probe measurements.

Oxygen values determined before tap are later used as a basis for etermining ladle aluminum requirements for low-carbon, aluminum-killed (L.C.A.K.) BOF steels. Another nomograph is constructed from which the quantity of aluminum to be added to the ladle can be directly read. Results show that the per cent frequency in meeting aim aluminum ranges for these heats has nearly doubled since the nomograph has been used in production. Considerable savings in aluminum consumption have also been reported, together with a sizable reduction in the diversion rate for L.C.A.K. steel.

Résumé

L'applicabilite d'une sonde à oxygène pour mesurer l'oxygène dissout dans l'acier liquide a été appréciée en utilisant une sonde à oxygène de Leigh Instruments. Les données recueillies sur 65 charges de convertisseur à oxygené (0.12% max. de carbone) ont été analysées par corrélations multiples, sur calculateur IBM 1150 de l'Algoma. Les nomogrammes, pour prédire la concentration d'oxygéne dans l'acier liquide avant la coulée, ont été construits à partir des équations de régression obtenues après analyse statistique des résu1tats. Les résultats subséquemment obtenus de ces nomogrammes montrent que les concentrations en oxygène pour les aciers à bas carbone (0.12% max. de carbone) ne diffèrent pas de plus de 10% des valeurs obtenues par mesure directe de l'oxygene avec la sonde à oxygéne.

Les valeurs d'oxygène ainsi obtenues avant la coulée sont par la suite utilisées pour déterminer les quantités d'aluminium dans la poche de coulée a ajouter pour ces aciers de convertisseur à oxygène à bas carbone calmés a l'aluminium. Un autre nomogramme a été construit a partir duquel on peut lire directement la quantité d'aluminium, a ajouter dans la poche de coulée. Les résultats démontrent que depuis que ce nomogramme a été utilisé en production, le pourcentage de fois que la quantité d'aluminium nécessaire ajouté s'est avéré exacte a presque doublé. Ses économies substantielles dans la consommation d'aluminium ont été ainsi enregistrées ainsi qu'une réduction appréciable de différence dans les nuances de ces aciers à bas carbone, calmé à l'aluminium.     

Improvement in Carbon Rail Steels by the Addition of Columbium (Niobium)

Abstract

Increased tonnages over mainline rails has produced rail defects resulting from the steel exceeding its property limits. To compensate for this problem, rail steels have been modified by increased alloy additions and microalloying.

Early work on the addition of columbium (niobium) to carbon rail steels indicated improvement in service life. Columbium appeared to give refinement to the pearlite colony spacing and also decreased the pearlite spacing. Further work by others indicates that by the addition of other alloys the basic rail steel is further improved without loss of weldability. Lowering of the carbon content can add to the effect of the columbium and provide added improvements if properly balanced with alloy additions. These steels can be processed to provide properties equal to or superior to 100% pearlite alloy rail steels.

Résumé

L'augmentation des tonnages transportés sur les principaux tron?ons ferroviaires a produit certains défauts dans les rails existants en appliquant des efforts sur l'acier qui dépassent ses limites. Pour compenser ce probléme, les aciers pour rails ont été modifies en augmentant les additions d'alliage ou bien par micro-alliage.

Les premiers travaux sur l'addition de colombium (niobium) dans les aciers au carbone pour rails ont montré une amélioration de la durée de vie utile. Le colombium semble introduire une amélioration dans l'espacement de la colonie de perlite, et semble également reduire cet espacement. D'autres travaux ont également permis de montrer que, par addition d'autres elements d'alliage, on améliorait encore plus l'acier de base pour rails sans affecter la soudabilité. L'abaissement de la teneur en carbone permet d'ajouter aux effects du colombium et ces améliorations peuvent étre encore plus importantes si l'on recherche un equilibre convenable avec les additions d'éléments d'alliage. Ces aciers peuvent étre traités pour produire des proprietes egales ou supérieures it celles des aciers allies pour rail á structure perlite á 100%.     

Forces necessary to displace a defect-free grain boundary

Abstract

A systematic study was undertaken to calculate the energy associated with displacing a defect-free grain boundary from its minimum energy configuration. The energy required to slide the two crystals with respect to each other was determined by using pairwise potentials to simulate the atomic interactions. The energy required to displace the crystals was used to determine the forces necessary to displace the two crystals in the grain boundary plane. This study showed that the contours of the energy versus displacement curves were similar in the vicinity of the minimum for displacements in the boundary plane, both parallel and perpendicular to the tilt axis. Furthermore, the energy profiles were similar for both the case where the separation of the two crystals perpendicular to the boundary plane was adjusted to obtain the minimum energy, and the case where the separation was held constant

Several potentials were employed in this study, and the energy contours appeared to be relatively independent of the potential used. However, it was found that those potentials adjusted for truncation of the neighbour separation produced smoother curves and the resulting forces showed less perturbation in the vicinity of the minimum. The conclusion of this study is that for substantial grain boundary displacements to occur in real materials some sort of grain boundary defect would be required, since the forces required to displace defect-free boundaries are higher than observed.

Résumé

Une étude systematique a été entreprise afin de calculer l' énergie requise pour Ie déplacement, à partir de sa configuration d' énergie minimale, d'un joint de grain libre de défaut.

L' énergie requise pour faire glisser les deux cristaux l'un par rapport agrave; l'autre a été déterminée en utilisant des potentiels en couple dans Ie but de simuler les interactions atomiques. L' énergie requise pour Ie déplacement des cristaux a été utilisée pour déterminer les forces nécessaires à ce déplacement dans Ie plan du joint. Cette étude a révélé que les contours d'énergie en fonction des courbes de déplacement sont semblables au voisinage du minimum dans Ie cas de déplacements dans Ie plan du joint, et ce, pour des duections paralléles ou perpendiculaires à l'axe de flexion. De plus, les profils d'énergie sont semblables dans Ie cas pour lequel la séparation entre les deux cristaux, perpendiculaire au plan du joint, était ajustée pour obtenir l' énergie minimale, et également dans les cas pour lesquels la séparation était maintenue con stante.

Plusieurs potentiels furent utilisés dans cette étude et les contours d' énergie se sont révélés ètre relativement indépendants du potential employé. Cependant, il est apparu que les potentiels ajustés pour obtenir une diminution de la distance entre plus proches voisins donnaient des courbes plus lisses et les forces résultantes présentaient moins de variation au voisinage du minimum. La conclusion de cette étude est que tout déplacement important des joints de grains, dans des métaux réels, doivent impliquer certains types de défauts, car les forces requises pour déplacer des joints libres de défaut sont plus élevées que celles observées expérimentalement.     

Comparison of temper-rolled and temper-annealed 70/30 brass strip

Abstract

The possibility of using temper annealing of heavily rolled strip, as an alternative to temper rolling has been investigated in 70/30 brass.

It has been found that temper annealing is an attractive alternative because (a) the combination of mechanical properties obtained is better at virtually any desired strength level, and (b) temper annealing lends itself easily to continuous annealing as well as to batch annealing. Normal mill variations in composition were found to have negligible effects on the annealing behaviour and on the properties of the finished material.

Résumé

Les auteurs ont étudié la possibilité d'effectuer un recuit ménagé sur de la tôle fortement laminée de laiton 70/30 pour obtenir les mêmes propriétés qu'après laminage superficiel.

Les essais ont montré que le recuit ménagé est une alternative intéressante parce que (a) il en résulte une meilleure combinaison de propriétés mécaniques pour presque tous les niveaux désirés de résistance à la traction, et (b) le recuit ménagé peut être réalisé facilement par recuit en continu tout aussi bien que par recuit en lots. Les variations de composition normalement acceptées en usine exercent une influence négligeable sur le comportement au recuit et sur les propriétés du produit fini.     

Influence de l'amplitude sur le frottement intérieur du cuivre entre l'ambiante et 774K

Abstract

Amplitude dependence of internal friction was measured in copper between room temperature and 774K. Increased damping with amplitude is explained by the unstable loop model. Two loop length distributions have been determined. Below 470K, the loop length distribution is due to jogs on dislocations; whereas above 470K, it is temperature independent and due to the nodes of the dislocation forest.

An activation energy of 5 kcal/mole for diffusion of jogs along the dislocations has been estimated by the influence on internal friction of the application and removal of a normal stress on the specimen.

Résumé

Une augmentation du frottement intérieur avec une amplitude croissante de mesure a été observée dans le cuivre á toutes les températures entre l'ambiante et 774K, et est interpnétée par un mécanisme de boucles instables de dislocations. On en déduit deux distributions de longueurs de boucles. L'une efficace au-dessous de 470K est due aux crans sur les dislocations. L'autre, indépendante de la temperature, intervient au-dessus de 470K et correspond aux næuds du réseau de dislocations.

L'analyse de l'evolution du frottement intérieur aprés l'application ou le retrait d'une contrainte de traction sur l' éprouvette permet d'evaluer que la diffusion des crans le long des dislocations se fait avec une énergie d'activation de 5 kcal/mole.     

Intergranular Embrittlement in Steels

Abstract

The case of intergranular embrittlement of steels induced by grain boundary segregation of impurities is briefly reviewed. Particular emphasis is placed on segregation in the austenite and the resulting tempered martensite embrittlement with some suggested ways of controlling them from an alloy design approach. Achievement of this goal would also improve resistance to other forms of intergranular embrittlement in very high-strength steels based on tempered martensite microstructure where impurity segregation in the austenite appears to govern many of the intergranular fracture processes.

Résumé

Le cas de la fragilisation intergranulaire des aciers induite par la ségrégation d'impuretes aux joints de grains dans l'austénite est succintement examiné. Une attention particulière est dévolue à la ségrégation dans l'austénite et à la fragilisation de la martensite revenue qui s'ensuit tout en suggérant des moyens pour éviter ces effetset ce lors de l'élaboration des alliages. En suivant ces suggestions on pourrait aussi augmenter la résistance à d'autres formes de fragilisation intergranulaire dans les aciers à très hautes résistances tablant sur une microstructure de martensite revenue, où la ségrégation des impuretés dans l'austenite semble déterminer plusieurs des processus de rupture intergranulaire.     

The Petch relation and grain boundary hardening

Abstract

The effect of the grain size and solute content on the microhardness of iron-tin alloys has been investigated. It was found that the values of the Petch slope as derived from the hardness dependence on grain size, shows an unusual dependence on tin content. A good correlation between the Petch slope and grain boundary hardening was observed; both increased with tin additions. The results are rationalized in terms of Li's model of dislocation generation from grain boundary ledges and also Hart's grain boundary phase transformation model.

Résumé

L'auteur a étudié les effets de la taille du grain et de la concentration en soluté sur la microdureté d'alliages fer-étain. Les valeurs de la pente de Petch, telles que déduites de l'influence de la taille du grain sur la dureté, révèlent une variation inhabituelle en fonction de la concentration en étain. Une corrélation acceptable entre la pente de Petch et le durcissement des joints de grains est observée, les deux augmentant avec l'addition d'étain. Ces résultats sont interprétés selon le modèle de Li, qui suppose l'émission de dislocations à partir des marches des joints de grains, et aussi selon le modèle de Hart, qui fait appel à une transformation de phase du joint de grain.     

Improved Fracture Toughness and Resistance to Fatigue Crack Propagation in ESR Steels

Abstract

Two types of alloy steels (En 24 and En 52 steels) have been electro slag refined and the improvement in their mechanical properties has been assessed. ESR has improved the tensile ductility, plane strain fracture toughness, room temperature CVN energy, fatigue strength and has decreased fatigue crack growth rates. The K _lc values for the ESR steel are nearly twice those estimated in the unrefined steel. Fatigue crack growth rates in region I and region III are found to be decreased considerably in the ESR steel while they are unaffected in region II. The improvement in the mechanical properties has been explained in terms of the removal of large sized nonmetallic inclusions and reduction in sulfur content in the ESR steel.

Résumé

Deux types d'aciers alliés (En 24 et En 52) ont été affinés par refusion sous laitier (ESR) et l'amélioration de leurs propriétés mécaniques a été évaluée. Le procédé ESR a amélioré la ductilité en traction, la ténacité en déformation plane, l' énergie CEV à température ambiante, la résistance à la fatigue et a diminué les taux de croissance des fissures de fatigue. Les valeurs de K_lc des aciers ESR sont presque le double de celles estimees pour les aciers non affinés. Les taux de propagation des fissures de fatigue dans les domaines I et III sont considérablement moins élevés dans les aciers ESR alors qu'ils ne sont pas affectés dans la région II. L'amélioration des propriétés mécaniques a été expliquée en termes de l'enlèvement des inclusions non métalliques de taille importante et de la réduction de la teneur en soufre des aciers ESR.     

Multistage Hot Deformation with Decreasing Temperature of Two Plain Carbon and Two HSLA Steels

Abstract

Various sequences of deformation were applied to two carbon (0.05 and 0.11%C) and two HSLA steels (0.034 and 0.062%Nb) on a computer-controlled torsion tester. The sequences involved both continuous and interrupted straining at decreasing temperatures over the range 1200–600°C. The interrupted tests consisted of equal incremental strains of 0.03, 0.06 or 0.12 separated by holding intervals of 5 or 10s; strain rates were either 0.01 or 0.1 s^?1. A series of tests with relaxation instead of unloading between passes was also carried out. The effects of the three strains and two hold times are contrasted for the four materials, and the flow stresses observed are compared with those determined in previous multistage torsion tests which were conducted isothermally over the same range of temperatures. The shapes of the flow curves are interpreted in terms of both dynamic and static, recovery and recrystallization.

Résumé

Diverses séquences de déformation ont été appliquées à deux aciers au carbone (0.05 et 0.11%C) et à deux aciers micro-allies (0.034 et 0.062%Nb) au moyen d'un appareil de torsion commandé par un miniordinateur. Les séquences étaient constituées de déformations continues ou interrompues à tempérapture décroissarite de 1200 à 600°C. Les essais avec interruption étaient faits d'increments égaux de déformation de 0.03,0.06 ou 0.12, séparés par des intervalles de 5 ou 10s; les vitesses de déformation étaient de 0.01 ou 0.1 s^?1. On a effectué également une série d'essais avec relaxation à la place des déchargements entre les passes. Les effets des trois vitesses de déformation et des deux temps d'attente sont bien distincts pour les quatre aciers. Les contraintes observées sont comparées avec celles déterminées par d'autres essais de torsion qui ont été faits de manière isotherme dans le même domaine de température. Les formes des courbes de contraintes sont interprètées en fonction de la restauration et de la recristallisation, soit dynamique soit statique.     

Cold deformation and heat treatment influence on the microstructures and corrosion behavior of AISI 304 stainless steel

Abstract

In the present study AISI 304 stainless steel with different degrees of cold deformation and annealing parameters were investigated. Microstructural evolutions by optical micrography and scanning electron microscopy showed relatively fully austenitic ultrafine-grained structure obtained after annealing at 700°C for 80 min. The volume fraction of α′-martensite increased with increasing compressive deformation rate and maximum volume fraction of α′-martensite was attained in the samples subjected 0?65% strain. The potentiodynamic polarization results in 3% NaCl indicated that the corrosion current density increased with cold deformation, while after annealing, it reduced from 2?86 to 2?29 μA cm^?2, showing an enhancement of corrosion resistance. The immersion test showed that the austenitic ultrafine-grained structure exhibits moderate and more uniform pitting corrosion attack compared to the coarser grain in NaCl solution.

Dans cette étude, on a examiné un acier inoxydable AISI 304 ayant différents taux de déformation à froid et différents paramètres de recuit. L’analyse de l’évolution de la microstructure par micrographie optique et par microscopie électronique à balayage a montré une structure à grains ultrafins et presque complètement austénitique obtenue après un recuit à 700°C pendant 80 minutes. La fraction volumique de martensite α′ augmentait avec l’augmentation du taux de déformation en compression et la fraction volumique maximale de martensite α′ était atteinte par les échantillons soumis à une déformation de 0·65%. Les résultats de polarisation potentiocinétique dans 3% de NaCl indiquaient que la densité du courant de corrosion augmentait avec la déformation à froid, alors qu’après le recuit, elle était réduite de 2·86 μA/cm² à 2·29 μA/cm², montrant ainsi une augmentation de la résistance à la corrosion. L’épreuve d’immersion dans la solution de NaCl a montré que la structure austénitique à grains ultrafins exhibait une attaque par corrosion localisée modérée et plus uniforme comparée au grain plus grossier.     

The End-Quench as a Screening Tool for Controlled Cooling of Hot-Rolled Plates of Potential Premium Rail Compositions

Abstract

Current alloy premium rail chemistries have a relatively high hardenability which leads to welding problems. However, premium rails with a hardness of ～Rc 38 are necessary in Canada because the high wear rate of standard C- Mn rails is inadequate on curved track under heavy duty conditions. In the present work, potential premium rail steels combining a hardness of Rc 38, a pearlitic microstructure, and acceptable weldability, were screened by end-quench experiments. Thus, 51 eutectoid, mainly lean-alloy steel compositions were evaluated, the results from which enabled a few compositions to be selected that gave a desirable combination of properties, at cooling rates between ～105 and ～180°C min ^?1 at 705°C. One-inch (25.4-mm) thick, hot-rolled plates of these compositions were then cooled, after rolling, at similar rates and their microstructures and mechanical properties determined. The results showed that cooling rates necessary to produce Rc 38 pearlite in the plates were comparable with those indicated by end-quench experiments. The plates had good tensile properties and an impact toughness similar to or better than that of current alloy rails.

Résumé

Les rails, de qualité supérieure, en alliages couramment employés, ont des propriétés de trempe assez élevées. Cela cause des problèmes pour la soudure. Cependant, au Canada, il est nécessaire que les rails de qualité supérieure aient une dureté de ～ Rc38, car les rails communs C-Mn qui ont un taux d'usure élevé, sont inadéquats sur les voies courbées sous des conditions rigoureuses. Dans ce travail, des aciers pouvant produire des rails de qualité supérieure, et qui combinent une dureté de Rc38, une microstructure perlitique et une soudabilité acceptable, ont été evalués par des essais de trempe des extrémités. Cinquante et un eutectoïdes, surtout d'aciers d'alliages pauvres, ont été évalués. Les résultats ont permis de choisir quelques compositions qui donnaient des propriétés désirables, à des taux de refroidissement entre 105 et 180°C min^?1 à 705°C. Des plaques de ces compositions choisies, laminées à chaud à une épaisseur d'un pouce (25.4 mm) on été refroidies à des taux similaires, et leurs microstructures et propriétés mécaniques ont ete determinées. Les résultats ont démontré que des taux de refroidissement necessaires pour produire une microstructure perlitique avec une dureté de Rc38 étaient com parables à ceux indiqués par les essais de trempe des extrémités. Les plaques avaient de bonne résistance à la traction et une tenacité d'impact équivalente ou même supérieure à celle des rails en alliages couramment employés.     

A Qualitative Study on the Retention of Mercury From SO2-Containing Process Gases on Copper Smelter Dusts

Abstract

Mercury present in process gases can to some extent be removed in dust filters such as textile bag house filters. The removal efficiency in such filters is dependent on gas composition, gas temperature and properties of dust particles collected in the filter. In the present study, laboratory scale experiments were conducted to study qualitatively the influence of different types of dusts on the retention of mercury in SO₂-containing gases. A gas mixture composed of N₂, SO₂, O₂ and Hg was passed through a textile filter covered with dust. Two different types of dust were used in the experiments: one dust containing mainly Cu- and Fe-sulphides and Fe-oxides and one containing mainly Cu-, Fe, and Zn-oxides and -sulphates. The dusts were studied using microprobe equipment after exposure to the mercury-containing gas. Thermodynamic calculations were carried out for comparison with the experimental results. The study shows that mercury is mainly associated with partially roasted chalcopyrite particles.

Le mercure présent dans les gaz du procédé peut, jusqu'à un certain degré, être enlevé parles filtres à poussière tels que les filtres textiles de l'unité de filtration. L'efficacité d'enlèvement de ces filtres dépend, par exemple, de la composition et de la température du gaz ainsi que des propriétés des particules de poussière recueillies par le filtre. Dans l'étude présente, on a exécuté des expériences à l'échelle du laboratoire afin d'étudier qualitativement l'influence de différents types de poussière sur la rétention du mercure de gaz contenant du SO₂. On a passé un mélange de gaz composé de N₂, de SO₂, d'O₂ et de Hg à travers un filtre textile couvert de poussière. Dans les expériences, on a utilisé deux types différents de poussière; un type de poussière contenait principalement des sulfures de Cu et de Fe ainsi que des oxydes de Fe alors que l'autre type contenait principalement des oxydes et des sulfates de Cu, de Fe et de Zn. On a étudié les poussières à l'aide d'une microsonde après l'exposition au gaz contenant du mercure. On a comparé les calculs thermodynamiques avec les résultats expérimentaux. L'étude montre que le mercure est associé principalement avec des particules de chalcopyrite partiellement grillées.