Selective segregation at grain boundaries

Abstract

Experimental observations provide support for two different types of solute enhancement at interfaces, namely equilibrium and non-equilibrium segregation. It is shown that these segregation processes are dependent upon the structures of different large-angle grain boundaries. Experimental data clearly indicate that this selective grain boundary segregation influences the mobility and energy of grain boundaries.

A fundamental relationship is found to exist between the energy of coincidence boundaries and the density of shared atom sites (or the size of the periodic unit) in the boundary. The energy and mobility results provide strong support for the boundary coincidence and “relaxed” coincidence models of grain boundary structure.

A selective solute segregation to grain boundaries can lead to the formation of preferred orientations in annealed materials and enhanced corrosion at grain boundaries.

Résumé

Les études expérimentales apportent des arguments aux deux types differents d'enrichissement en soluté aux interfaces, c'est-à-dire la ségrégation d'équilibre et la ségrégation de non-équilibre. Ces deux modes de ségrégation dépendent de la structure des différents joints de grains à forte désorientation. Les résultats expérimentaux indiquent clairement que cette ségrégation sélective aux joints de grains influence la mobilité et l'énergie des joints de grains.

Une relation fondamentale existe entre L'energie des joints en coincidence et la densité des sites atomiques partagés (ou la taille des unités périodiques) dans le joint. Les résultats relatifs à l'énergie et à la mobilité amènent de fortes preuves au modèle de joints de grains basé sur la coincidence ou la coincidence «relaxée».

Une ségrégation sélective du soluté aux joints de grains peut conduire à la formation d'orientations préférentielles dans les matériaux recuits et favoriser la corrosion aux joints de grains.     

Grain boundaries in recrystallization

Abstract

In this brief survey, the theoretical models for nucleation of new grains in annealed cold-worked metals are reviewed in the light of recent researches in the author's laboratory. The importance of strain-induced boundary migration is gradually emerging. The role of vacancies in enhancing the mobility of grain boundaries is reviewed, and this leads on to a survey of the influence of pores in particular, and precipitates more generally, on the motion of grain boundaries. Areas of ignorance which call for further experiments are pointed out.

The influence of dissolved impurities on grain-boundary motion is excluded from this survey.

Résumé

Dans cette brève synthèse, l'auteur passe en revue, à la lumière de récents travaux effectués dans son laboratoire, les modèles théoriques de germination des grains dans les métaux déformés à froid et recuits. L'importance d'une migration des joints induite par la déformation émerge graduellement. Le rôle des lacunes, qui favorisent la mo bilite des joints de grains, est passé en revue et ceci conduit à une étude de l'influence des pores en particulier, et de précipités plus généralement, sur la migration des joints de grains. L'auteur souligne les domaines, où notre ignorance nécessite d'autres expériences. Est exclue de cette synthèse l'influence des impuretés dissoutes sur la migration des joints de grains.     

Primary recrystallization during the creep of alumina

Abstract

Polycrystalline alumina prepared by cold isostatic compaction and sintering has been deformed in compression in the temperature range 1600 – 1700°C and at a stress of 3000 p.s.i. The strain-time curves indicated that under these conditions recrystallization may be initiated at strains as low as 1/4-1/2%. Metallographic examination of the deformed specimens revealed directly the initial stages of recrystallization. Preferential nucleation occurred at, or near, grain boundaries and the tips of microcracks. A mechanism involving the polygonization of dislocations in highly deformed regions of the crystals is proposed as a likely nucleation process.

Résumé

De l'alumine polycristalline préparée par compaction isostatique à froid et frittage a été déformée en compression sous une contrainte de 3000 psi dans un intervalle de température de 1600° à 1700°c. Les courbes déformation-temps indiquent que dans ces conditions la recristallisation peut débuter à des déformations aussi faibles que 1/4-1/2 %. Un examen métallographiq ue des échantillons déformés révèle directement les premiers stades de la recristallisation. Une germination préférentielle se produit aux (ou près des) joints de grains ainsi qu'à la pointe des microfissures. Comme interprétation possible de cette germination, les auteurs proposent un mécanisme faisant appel à la polygonisation des dislocations dans les régions des grains fortement déformées.     

The orientation dependence of grain boundary motion and the formation of recrystallization textures

Abstract

The theoretical models of grain boundary motion are reviewed and compared with the experimental data on the orientation dependence of this motion. The extent that the experimental data on recrystallization textures (mainly of f.c.c. metals) can be interpreted by the orientation dependence of grain boundary motion is discussed.

Résumé

L'auteur passe en revue les modèles théoriques de migration des joints de grains et les compare aux résultats expérimentaux relatifs à l'influence de l'orientation sur cette migration. Il discute jusqu'à quel point les résultats expérimentaux relatifs aux textures de recristallisation (surtout pour les métaux c.f.c.) peuvent être interprétés en fonction de la désorientation des joints de grains.     

Effects of impact loading onuranium and tungsten-based materials

Abstract

The morphology of the interface developed in the hot-dip aluminizing process between the aluminide layer and the iron substrate was investigated by metallography.

A serrated interface was generally found between the aluminide layer and the iron substrate. However, a planar interface was produced by the addition of carbon and silicon in the iron substrate or the addition of silicon in the aluminum bath. This interesting phenomenon is explained on the basis of the nucleation of each aluminide grain at the contact interface. The serrated interface is believed to result from preferential nucleation of aluminide crystallites on certain crystallographic planes of the iron substrate, whereas the planar interface results from uniform nucleation at all sites. It was also determined that the structure of the iron substrate has no effecton interface morphology, and that the aluminide layer has a preferred orientation of (002).

Résumé

La morphologie de l'interface qui se développe dans le procédé d'aluminage par immersion à chaud entre la couche d'aluminures et le substrat de fer a été étudiée par métallographie.

On a généralement trouvé une interface indentée entre la couche d'aluminures et le substrat de fer. Cependant, une interface plane a été produite par l'addition de carbone et silicium au substrat de fer our par l'addition de silicium dans le bain d'aluminium; Ce phénomène intéressant est expliqué en considérant la nucléation de chaque grain d'aluminure à l'interface de contact. L'interface indentée est sans doute le résultat d'une nucléation préférentielle des cristallites d'aluminures sur certains plans cristallographiques du substrat de fer alors que l'interface plane provient d'une nucléation uniforme sur tous les sites. On a également trouvé que la structure du substrat de fer n'a pas d'effet sur la morphologie de l'interface et que la couche d'aluminures a une orientation préférentielle (002).     

A Perspective of Research and Development in North American Steelmaking

Abstract

A thermomechanical processing technique is used to improve austenitic Hadfield Mn-steel wear properties. ASTM A128 grade C steel billets were sized and multi-pass hot rolled. Rolling has been successfully carried out up to an 80% reduction in thickness on four passes in the temperature range 1200 to 800 °C. The inter-pass time ranged between 9 to 13 seconds. The steel was then solution treated at 900, 1000 and 1100°C for 30 min. at temperature. Austenite grain size was measured and the carbide volume fraction was evaluated. The austenitic grains of the as-cast structure are surrounded by a network of carbides. The carbides have a lamellar structure and are richer in Cr and Mn than the austenitic grains. Austenitizing at 1100 °C was the optimum to dissolve the network of carbides. However, solution treatment at the higher temperature coarsens the austenite grains while decreasing the carbide volume fraction. By contrast, hot rolling creates finer grains and signficantly reduces the carbide content. Furthermore, hot rolling followed by solution treatment further decreases the carbide content and distributes them homogeneously. This process has a positive effect on both the mechanical and wear properties. High reductions by hot rolling of the Hadfield steel creates both deformation bands and a twinned structure. These twinning boundaries are considered as slip obstacles to provide strengthening. A thick sheet martensitic structure is created accompanying twinning. Moreover, solution treatment of the hot deformed steel leads to the formation of a thin martensitic structure.

On utilise une technique de traitement thermomécanique pour améliorer les propriétés d'usure de l'acier austénitique au manganèse. On a coupé et laminé à chaud par passes multiples des billettes d'acier ASTM A 128, de grade C. On a effectué le laminage, avec succès, jusqu'à une réduction de 80% de l'épaisseur, avec quatre passes dans la gamme de température de 1200 à 800 °C. La durée entre les passes était de 9 à 13 secondes. On a ensuite effectué un traitement de mise en solution à 900, 1000 et 1100°C, pendant 30 minutes à la température donnée. On a mesuré la taille de grain de l'austénite et l'on a évalué la fraction volumique du carbure. Les grains d'austénite de la structure brute de coulée sont entourés d'un réseau de carbures. Les carbures ont une structure lamellaire et sont plus riches en Cr et en Mn que les grains d'austénite. La température optimale d'austénitisation pour la dissolution du réseau de carbures était de 1100 °C. Cependant, le traitement de mise en solution à cette température plus élevée produit un grossissement des grains d'austénite tout en diminuant la fraction volumique de carbure. En contraste, le laminage à chaud crée des grains plus fins et réduit significativement le contenu en carbure. En outre, le laminage à chaud suivi par le traitement de mise en solution diminue encore plus le contenu de carbures et distribue ceux-ci de façon homogène. Ce traitement a un effet positif tant sur les propriétés mécaniques que sur les propriétés d'usure. Des réductions élevées par laminage à chaud de l'acier austénitique au manganèse créent des bandes de déformations ainsi qu'une structure maclée. Ces joints de grains de macle sont considérés comme des obstacles au glissement, fournissant ainsi un renforcement. Une feuille épaisse à structure martensitique, accompagnant le maclage, est ainsi créée. De plus, le traitement de mise en solution de l'acier chaud déformé mène à la formation d'une structure martensitique mince.     

The Influence of Rolling Practice on Fracture Properties of Hot Rolled Plate

Abstract

The fracture behaviour of ferrite-pearlite steels finish-rolled in the (α + γ) region has been investigated and correlated with specific microstructural features. The effect of increasing the amount of deformation at lower temperatures in the (α + γ) region is to skew the ferrite grain-size distribution toward larger grain sizes at the same mean value of ferrite grain size, and to increase the dislocation density of the ferrite. In addition, the proportion of large ferrite grains oriented with (001) parallel to the rolling plane is increased. In conventional fracture tests it was observed that the lower finish rolling temperature did not alter either the impact transition temperature or the K_1C value for cleavage (measured at – 196°C). However, the through-thickness fracture properties deteriorate with lower finish rolling temperature because of the increased ease of nucleating microcracks at arrays of inclusions as well as the preferential nucleation of cleavage cracks in the large ferrite grains oriented parallel to (001). The results indicate that the variation of through thickness properties with rolling practice is a sensitive indicator for optimizing hot rolling practice.

Résumé

Le comportement lors d'essais de rupture d'aciers laminés ferrite-perlite a été étudié et corrélé à la microstructure obtenue pour des températures de finition dans la région (α + γ). L'effet d'augmenter la déformation pour de basses températures dans la région (α + γ) est de déplacer la distribution de la grosseur du grain de la ferrite vers de plus grandes valeurs dela grosseur du grain pour une même valeur moyenne et d'accroître la densité de dislocations de la ferrite. De plus, la proportion de gros grains de ferrite orientés avec les plans (001) parallels au plan de laminage est accru. Pour des essais de rupture conventionnels, la température de transition lors d'essais d'impact ou la valeur K_1C pour le clivage (mesurée à – 196°C) ne sont pas affectées par une température de finition basse. Cependant, les proprietes de rupture mesurées dans le sens travers court sont abaissées dû à une plus grande facilit;amp;#x00E9; d'amorcer des microfissures pres d'amoncellements d'inclusions et l'amorce préférentielle de fissures de clivage dans de gros grains de ferrite orientes parallèlement à (001). Les résultats indiquent que l'effet de la pratique de laminage sur les propriétés mecaniques dans le sens travers court serait un bon indice pour optimiser la procédure de laminage.     

Evolution of Microstructures and Product Opportunities in Low Carbon Steel Strip Casting

Abstract

One of the greatest challenges in the direct casting of low carbon steel strip is the production of material with mechanical properties similar to those obtained via conventional strip production routes. A fundamental understanding of the microstructure evolution from solidification through to the final product is of critical importance in this endeavour. Experimental work was carried out using a special apparatus to establish links between heat transfer, nucleation, solidification, strip microstructures and mechanical properties. This information was used in conjunction with the actual microstructures and properties of strip obtained from a full scale development plant to define the breadth of product opportunities possible from the direct casting of low carbon steel strip.

L'un des plus grands défis de la coulée en moule de fonte de feuillard d'acier à faible carbone est la production de matériel ayant des propriétés mécaniques similaires à celles obtenues par l'intermédiaire des routes conventionnelles de production de feuillard. Une compréhension fondamentale de l'évolution de la microstructure depuis la solidification jusqu'au produit final est d'une importance critique dans cet effort. On a entrepris le travail expérimental en utilisant un appareil spécial afin d'établir des liens entre le transfert de chaleur, la nucléation, la solidification, les microstructures du feuillard et les propriétés mécaniques. On a ensuite utilisé cette information en conjonction avec les microstructures et les propriétés actuelles de feuillards obtenus d'une usine de développement à pleine échelle afin de définir l'ampleur des possibilités de produits obtenus à partir de la coulée en moule de fonte de feuillard d'acier à faible carbone.     

The importance of grain boundary morphology and cohesion on intergranular strength

Abstract

The morphology and constituency at grain boundaries are important in determining the properties of a poly crystalline material. In the present work it is shown that sulphur contents greater than 20 at. ppm. can embrittle nickel and nickel-base superalloys when the sulphur segregates to the grain boundaries and reduces intergranular cohesive strength. Moreover, low ductility can occur in nickel-base superalloy structures with controlled impurity levels when high stress concentrations develop in the grain boundary regions, either because of massive grain boundary shear or because of concentrated slip near grain boundaries.

Résumé

La morphologie et la constitution des join ts de grains sont importantes pour la détermination des propriétés de matériaux poly cristallins. Dans cette étude les auteurs montrent que des concentrations de soufre supérieures à 20 ppm. at. peuvent fragiliser le nickel et des superalliages à base de nickel quand le soufre ségrège aux joints de grains et réduit la cohésion intergranulaire. De plus, dans les superalliages à concentration contrôlée d'impuretés, une faible ductilité peut apparaître quand de fortes concentrations de contraintes se développent aux joints de grains soit sous l'effet de cisaillement massif du joint soit sous l'effet d'un glissement concentré aux joints.     

Diffusion du zinc dans les joints de flexion symétriques de l'aluminium

Abstract

Under the experimental conditions employed, and especially for highangle grain boundaries, the penetration distance, the diffusion coefficient and the activation energy for the diffusion of zinc along tilt boundaries in aluminum strongly depend on the misorientation. For a given boundary, the previously mentioned quantities can depend strongly on the diffusion direction, with this anisotropy becoming more marked as the misorientation becomes smaller. The results can be qualitatively explained by the influence of the grain boundary energy distribution, as given by an appropriate structural model of the boundary, on the diffusion along the boundary.

Résumé

La profondeur de pénétration dans des conditions expérimentales données, le coefficient de diffusion et la chaleur d'activation de diffusion du zinc dans des joints de flexion symetriq ues de l'aluminium dépendent beaucoup de la désorientation, en particulier pour les joints de forte désorientation. Pour un joint donné, les quantites précédentes peuvent être très différentes suivant la direction selon laquelle se fait la diffusion, l'anisotropie étant d'autant plus marquée que la désorientation est faible. Ces résultats peuvent s'interpréter qualitativement, en examinant les conséquences sur la diffusion de la répartition de l'énergie intergranulaire entre les atomes du joint, que fournit un modèle de structure intergranulaire approprié.     

Conditions for nucleation of oxides in Fe-Si-O alloys

Abstract

Conditions for the nucleation of oxide particles during silicon deoxidation are reviewed and recent experiments studying the nucleation of silica are described. The homogeneous nucleation of silica appears to occur at supersaturation ratios near 80, and homogeneous nucleation is probably an important mechanism for the formation of oxides in the silicon deoxidation of steel. Some practical implications are discussed.

Résumé

Après une revue des conditions requises pour la germination de particules d'oxyde lors de la désoxydation par le silicium, on décrit quelques expériences sur la nucléation de la silice. La germination homogène de la silice semble avoir lieu pour un rapport de sursaturation de ～80 et le mécanisme prédominant pour la formation d'oxydes lors de la désoxydation de l'acier par le silicium est probablement la germination homogène. Quelques conséquences pratiques sont exposées.     

The sticking of iron ore during reduction by hydrogen in a fluidized bed

Abstract

Sticking of particles in the fluidized bed reduction of iron ore at temperatures above 600°C will occur whenever clean iron surfaces impinge. Some as-received ores are sufficiently dirty that iron-iron contact does not take place at low temperatures. However, as the temperature of reduction is raised, there is an increasing tendency for the iron nucleating on the surface of particles to grow into nodules which pierce the dirt film allowing iron-iron contact and hence sticking. Silica in the surface film stops iron nucleation near the surface of particles and thereby prevents iron nodule formation. Ores with silicacontaining coatings can be fully reduced in a fluidized bed at temperatures up to 840°C without sticking.

Résumé

Les particules de minerai de fer au cours de la réduction en lit fluidisé aux températures supérieures à 600°C ont tendance à s'agglomerer aussitôt que des surfaces de fer sont en contact. Quelques minerais utilisés comme tels sont suffisamment impurs pour que le contact fer sur fer ne se produise pas aux basses températures. Cependant, quand la température est élevée, la nucléation du fer a la surface des particules se prolonge par la formation des modules qui percent la couche d'impuretés et favorisent l'agglomération. La présence de silice dans la couche superficielle empêche la nucléation du fer au voisinage de la surface donc aussi la formation de modules de fer. Les minerais contenant de la silice peuvent être réduits complètement dans un lit fluidise a des températures allant jusqu'à 840°C sans s'agglomérer     

Fluage intergranulaire de bicristaux symétriques de flexion autour de 〈100〉 dans l'aluminium

Abstract

The present results show that grain boundary sliding in the absence of intragranular strain is very sensitive to factors related to the grain boundary structure, such as the misorientation and the sliding direction in a given boundary. The explanation proposed is based on the existence in the boundaries of linear defects which alter the ideal boundary structure. The structure and certain properties of these defects are studied by a method derived from the method which leads to the ideal structure of grain boundaries.

Résumé

Les résultats expérimentaux montrent que le fluage intergranulaire pur, en l'absence de défonnation intragranulaire, est très sensible à des facteurs liés à la structure des joints de grains, comme la désorientation et la direction du glissement dans un joint donné. La tentative d'interprétation proposée repose sur l'existence de défauts linéaires contenus dans les joints, qui altèrent la structure idéale de ces derniers. La structure et certaines propriétés de ces défauts sont étudiés par une méthode dérivée de celie qui conduit à la structure idéale des joints de grains.     

The annealing of bainite while being concurrently deformed

Abstract

Annealing with oncurrent deformation has been carried out on a bainitic high-carbon steel in a temperature range just below the lower transformation temperature, i.e. ～850 – 975K.

The enhancement of carbide coarsening was measured during hot torsion under conditions of (a) constant strain rate and (b) constant experiment duration. The carbide coarsening rates are compared with results obtained from earlier experiments employing isothermal annealing without deformation, and the enhancement of coarsening due to concurrent deformation is quantitatively assessed from measurements of the mean particle radius and mean free ferrite path.

From kinetic data, the rate limiting step in coarsening during concurrent deformation is identified as the self-diffusion of iron and two dominant mechanisms are proposed which result in a discontinuity of coarsening rate at critical strain levels. The effective diffusion coefficient for coarsening is shown to be a linear function of strain rate and the strain rate coefficient is evaluated from the present data for bainitic 1070 steel.

Résumé

Un traitement de revenu associé à une déformation simultanée a été appliqué à un acier bainitique à haut carbone dans une gamme de températures juste inférieures à la température de transformation (850–975K).

L'accélération de la coalescence des carbures pendant la torsion à chaud a été mesurée soit àvitesse de déformation constante, soit à temps d'expérience constant.

Les lois de coalescence des carbures sont comparées àcelles obtenues au cours d'un traitement isotherme sans déformation et l'accélération de la croissance due àune déformation simultanée est évaluée quantitativement grâce aux mesures du rayon moyen des particules et de la longueur moyenne de ferrite libre.

A partir des résultats de cinétique, le facteur limitant la coalescence sous déformation est identifie comme étant l'auto-diffusion du fer et les auteurs proposent deux mécanismes prédominants qui conduisent à une discontinuité de la vitesse de coalescence pour des niveaux critiques de la déformation. Le coefficient effectif de diffusion pour la coalescence est une fonction linéaire de la vitesse de déformation et le coefficient de vitesse de déformation est évalué à partir de ces résultats expérimentaux pour un acier bainitique 1070.     

The Effect of Oxide Grain Structure on the High-Temperature Oxidation of Fe,Ni and Cr

Abstract

Investigations have shown that the oxidation rate of metals and alloys is strongly influenced by the oxide grain size. This paper summarizes some of our data on the oxidation of Fe, Ni, Cr, and some alloys and relates the observed oxide grain structures to the oxidation kinetics and transport processes. Fine-grained polycrystalline oxide thickens most rapidly because the many oxide grain boundaries act as preferential paths for rapid diffusion. In contrast, monocrystalline oxide such as forms on some orientations of Ni and Cr thickens very slowly and shows the highest activation energy. Oxide grain size is found to depend on such factors as metal orientation, chemical pretreatment of the surface, cold work, and oxidation procedure.

Résumé

Plusieurs programmes de recherche ont montré que le taux d'oxydation des métaux et alliages dépend de la grosseur des grains des oxydes produits. Cet article présente certains des résultats obtenus en oxydant du Ni, du Cr et certains alliages; un rapport entre la structure des grains d'oxydes produits, d'une part, et d'autre part, la cinétique d'oxydation et les processus de transport présents, a été etabli. Les oxides polycristallins é grain serré facilitent l'oxydation, car leurs nombreux joints de grains offrent une route préférentielle à la diffusion rapide de l'oxygéne. Par contre, selon certaines orientations de Ni et de Cr, l'oxide monocristallin formé s'épaissit très lentement et présente les énergies d'activation les plus élevées. La grosseur des grains d'oxydes dépend de certains facteurs tels que l'orientation du metal oxyde, le prétraitement chimique de la surface, le travail à froid et la procédure d'oxydation.     

Kinetics of Austenite Transformation During Thermomechanical Processes

Abstract

One of the most important fundamental problems of thermomechanical processing (TMP) of steel is the transformation kinetics of deformed austenite, which has a great influence on the final microstructure and mechanical properties. In the present work, the results of more than 20 year's systematic study of deformation effects on the ferrite-pearlite and bainite transformations conducted by the authors and their colleagues are discussed. The progress of isothermal austenite decomposition was measured by magnetometry, while dilatometry was used to monitor transformation under continuous cooling. From a research base of about 40 steel grades, general conclusions of the characteristic features of austenite transformation kinetics during TMP are formulated and the factors responsible for changes in the kinetics are discussed. The acceleration effects of deformation on the ferrite-pearlite transformation and the much more complicated variations in austenite decomposition rates in the bainite range are considered depending on deformation parameters (temperature (T), strain, postdeformation delays), transformation conditions, and carbon and alloying content of the steels.© 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier ScienceLtd. All rights reserved.

Résumé

L'un des problèmes fondamentaux les plus importants du traitment thermomécanique (TMP) de l'acier est la cinétique de transformation de l'austénite déformée, qui a une grande influence sur la microstructure finale et sur les propriétés mécaniques. Dans le présent travail, on discute des résultats de plus de 20 ans d'études systématiques par les auteurs et leurs collégues, des effets de la déformation sur la transformation en ferrite-perlite et en bainite. On a mesuré, par magnétométrie, le progrés de la décomposition isotherme de l'austénite, alors qu'on a utilisé la dilatométrie pour suivre la transformation en refroidissement continu. A partir d'une base de recherche d'environ 40 types d'acier, on formule des conclusions générales des points caractéristiques de la cinétique de transformation de l'austenite lors de traitement TMP et l'0n discute des facteurs responsables des changements de cinetique. On considére les effets d'accélération de la déformation sur la transformation en ferrite-perlite ainsi que les variations beaucoup plus compliquées destaux de décomposition de l'austénite dans le domaine de la bainite. Ces considérations incluent les paramètres de déformation (temperature (T), déformation, délais d'après-déformation), les conditions de transformation ainsi que le contenu en carbone et en éléments d'alliage des aciers. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.     

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.     

A Pilot-Scale Rolling Mill for Process and Material Development

Abstract

This paper describes the modernization of the pilot-scale rolling facilities for state-of-the-art research and development of rolling processes and rolled materials at the Physical Metallurgy Research Laboratories, CANMET. The overall modernization comprises systems for automatic acquisition of rolling mill performance data and automatic control of mill operation, and ancillary facilities for controlled reheating prior to rolling and controlled cooling and phase-transformation monitoring during or following completion of rolling.

Extensive application of the pilot-scale mill in process and material development, and in fundamental studies of rolling mechanics and deformation, is outlined. The major effort focusses on research of thermomechanical processing of steel for use in the structural, energy, marine and transportation fields.

Résumé

Cet article décrit la modernisation d'installations de laminage à l'échelle pilote afin d'effectuer des recherches courantes, de développer des procédés de laminage et des produits laminés dans les Laboratoires de recherche en métallurgie physique du CANMET. La modernisation globale comprend des systèmes pour l'acquisition automatique de données sur la performance des laminoirs, et le contrôle automatique de ses opérations. Il y a aussi des installations accessoires pour le rechauffage contrôle précédant le laminage, le refroidissement contrôle, de même que l'inspection des phases de transformation au cours du laminage, ou après son achèvement.

On décrit les vastes applications du laminoir à l'échelle pilote en traitement et en développement de produits lamines. L'effort principal est centré sur la recherche en traitement thermomécanique de l'acier pour en faire usage dans les domaines structural, énergétiq ue, marin et de transport.     

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.     

Dislocations,vacancies and solutes in grain boundaries

Abstract

Three types of dislocation have been observed in grain boundaries. The experimental evidence, which is circumstantial but quite strong, picks out only one type – the lattice dislocation – as the influence controlling grain boundary sliding of very small and very large amounts. The evidence also indicates that lattice dislocations in grain boundaries are the main sources and sinks of vacancies there. The degree to which solute atoms segregate to grain, boundaries is an inverse function of their solubility in the crystaL The theory of segregation contains a difficulty involving the expression for entropy of the segregated atoms, and a way of dealing with this is indicated.

Résumé

Trois types de dislocations ont été observés aux joints de grains. Les preuves expérimentales, qui sont circonstantielles et suffisamment fortes, révèlent que seulement un, type, les dislocations du réseau, contrôle le glissement des joints de grains soit à très faible soit à très forte amplitude. Ces preuves indiquent aussi que les dislocations du réseau situées dans les joints de grains agissent principalement comme source et puits de lacunes. Le degré de ségrégation des, atomes de soluté aux joints de grains est une fonction inverse de leur solubilité dans le cristal Dans la théorie de la ségrégation une difficulté se présente pour exprimer l'entropie des atomes ségrégés et l'auteur propose une methode pour résoudre cette difficulté.