Session 8: Consumables E. Isotherma

Session 8: Consumables
E. Isothermal Decomposition of Austenite in ANSIIAWS A5.29-98 E81T5-G
MCAW C-Mn-Nil All-Weld Metal
by E.S. Surian and N. Ramini de Rissone, National University of Lomas de
Zamors/DYTEMA; H. Svoboda, University of Buenos Aires; and L.A. de Vedia,
UNSAM-CNEA

The study of phase transformations constitutes an important part of the
understanding of the phenomena taking place in the weld metal and in the prediction of
the mechanical properties of the welded joint. The objective of this work is to study the
austenite isothermal decomposition in ferritic all weld metal, of the system C-Mn-Ni 1
produced with a metal cored electrode of the ANSI/AWS A5.29-98 E8 1 T5- G type.
Samples of 8 x 8 x 2 mm size were extracted from the all weld metal test
coupon welded under C02 shielding, using a metal cored wire of the ANSI/AWS A5.29-
98 E8 1T5- G type, according to this standard.
The samples were heated to 1200°C (2192°F) in order to achieve complete
austenization, and then cooled to 600, 550, 500 y 460 "C (*) (1112, 1022,932 and
860°F) and held at those temperatures for 2,5, 10,30,60,300 and 600 seconds in
constant temperature salt baths. Vickers hardness was measured (Hv 1kg) taking the
average of five determinations and the microstructure analyzed with light microscopy.
For this last analysis, a grid of 49 points was used on 8 zones randomly selected on
each sample resulting in a total of 392 points at 500 X.

*The temperatures were chosen taking into account the following values: Ar1=760°C (1400°F), Ar3=635°C
(1175°F), Ms=450°C (842°F) and M90=2150°C (419°F), determined by the authors in a previous work.

The metallographic quantification was performed with the samples that had been kept in
the salt bath at constant temperatures for different times up to 30 seconds, since in that
interval the austenite decomposition was completed. Martensite (M), acicular ferrite
(AF), ferrite with second phases (FS) (including ferrite with side-plates-Widmanstaten
(FW) that is a high temperature product, and bainite (B) that is a low temperature
austenite decomposition product), and primary ferrite, composed by grain boundary
ferrite PF(G) and polygonal or intragranular ferrite PF(I), was identified.
For each holding temperature the curves representing the percentage of
austenite transformation into the different transformation products vs. holding time were
plotted, and expressions fitting the sigmoidally shaped curves for the different kinetics
involved in the decomposition of austenite in the temperature range considered were
found. These curves allowed us to determine that austenite started its decomposition
after around 1 second at all temperatures as well as 90% of the transformation was
completed at around 10 seconds, while no further changes could be detected after 30
seconds.
It was also found that transformation of austenite into PF started at 600°C. This
transformation resulted in PF growth, and FW nucleation starting from the PF grain
boundaries. Finally, intragranular nucleation and growth of AF occurred until the
transformation was completed. The final microstructure was made of PF (50%), FS
(30%) and AF (20%).
At 550°C the beginning of austenite decomposition took place earlier than at
600°C, starting with the formation of PF(G). FS nucleated from PF(G) also at a faster Session 8: Consumables
rate than at 600°C, strongly developing the growth of this phase. AF nucleation and
growth started later but the nucleation time was shorter than at 600°C. The final
microstructure was made of FS (essentially FW) reaching its maximum value (4 1 %),
PF (34%) and AF (25%).
At 500°C the beginning of austenite decomposition was somewhat delayed with
PF and AF nucleation occurring simultaneously at a faster rate than at higher
temperatures and delaying the formation of FS. FW was partially replaced by B. At this
temperature the maximum content of AF (38%) was obtained along with the minimum of
FS (28%), with PF (34%).
At 460°C decomposition of austenite started with the formation and growth of
PF(G). FS formation followed partially replacing PF(G) with an increased growth rate as
compared to 500°C. Finally, AF nucleation started (at a longer time than at 500°C) and
was rapidly completed. FS, essentially B, increased, leading to the maximum value
(42%); the AF content was high (33%), although somewhat
lower than at 500°C, and PF took its least value (25%). All these effects are shown in
the corresponding photomicrographs.
With the hardness measurements it was possible to find the following
expression to predict hardness as a function of isothermal treatment temperature for 30
seconds of permanence at temperature (complete transformation).

HV = -0.2451 (T ("C) + 338.81

Isothermal decomposition of austenite was completed after 30 seconds of permanence
at any of the temperatures considered, reaching 90% after around 10 seconds.
Expressions of the sigmoidal type were found for the different kinetics involved
in the austenite decomposition between 600°C and 460°C.
An expression to predict the resulting hardness as a function of transformation
temperature was developed. At 500°C the largest amount of AF was obtained, with the
smallest proportion of FS and a low amount of PF. At 460°C the smallest amount of PF,
a high content of AF and the largest fraction of FS, mainly bainite, was obtained.
Given the relationship existing between isothermal and continuous cooling, this
last one representing the real situation during welding, this information becomes a
useful tool to incorporate in predictive models that establish correlations among process
variables, microstructure and mechanical properties.

Kết quả (Việt) 1:

Kỳ họp thứ 8: nguyên vật liệu E. cách nhiệt phân hủy của Austenite ANSIIAWS A5.29-98 E81T5-Son MCAW C-Mn-Nil tất cả-hàn kim loại bởi E.S. Surian và N. Raeid de Rissone, đại học quốc gia Lomas de Zamors/DYTEMA; H. Svoboda, đại học Buenos Aires; và L.A. de Vedia, UNSAM-CNEA Nghiên cứu giai đoạn biến đổi cấu thành một phần quan trọng của các sự hiểu biết về các hiện tượng diễn ra trong kim loại hàn và dự đoán của Các tính chất cơ học của khớp Hàn. Mục tiêu của công việc này là để nghiên cứu các austenite cách nhiệt phân hủy trong Ferit tất cả hàn kim loại, của hệ thống C-Mn-Ni 1 sản xuất với một điện cực cored kim loại loại ANSI/AWS A5.29-98 E8 1 T5 - G. Mẫu của 8 x 8 x 2 mm Kích thước được chiết xuất từ tất cả hàn kim loại thử nghiệm phiếu giảm giá hàn theo C02 che chắn, bằng cách sử dụng một dây cored kim loại của các ANSI/AWS A5.29-98 E8 1T5-G loại, theo tiêu chuẩn này. Các mẫu được đun nóng đến 1200° C (2192° F) để đạt được hoàn thành austenization, và sau đó làm lạnh để 600, 550, 500 y 460 "C (*) (1112, 1022,932 và 860 ° F) và được tổ chức tại những nhiệt độ cho 2,5, 10,30,60,300 và 600 giây trong liên tục nhiệt độ muối tắm. Độ cứng Vickers được đo (Hv 1kg) chụp các Trung bình là quyết định năm và microstructure phân tích với kính hiển vi ánh sáng. Để này phân tích cuối cùng, một mạng lưới các điểm 49 được sử dụng trên 8 khu lựa chọn ngẫu nhiên trên mỗi mẫu kết quả trong tổng số 392 điểm 500 X. *The temperatures were chosen taking into account the following values: Ar1=760°C (1400°F), Ar3=635°C (1175°F), Ms=450°C (842°F) and M90=2150°C (419°F), determined by the authors in a previous work. The metallographic quantification was performed with the samples that had been kept in the salt bath at constant temperatures for different times up to 30 seconds, since in that interval the austenite decomposition was completed. Martensite (M), acicular ferrite (AF), ferrite with second phases (FS) (including ferrite with side-plates-Widmanstaten (FW) that is a high temperature product, and bainite (B) that is a low temperature austenite decomposition product), and primary ferrite, composed by grain boundary ferrite PF(G) and polygonal or intragranular ferrite PF(I), was identified. For each holding temperature the curves representing the percentage of austenite transformation into the different transformation products vs. holding time were plotted, and expressions fitting the sigmoidally shaped curves for the different kinetics involved in the decomposition of austenite in the temperature range considered were found. These curves allowed us to determine that austenite started its decomposition after around 1 second at all temperatures as well as 90% of the transformation was completed at around 10 seconds, while no further changes could be detected after 30 seconds. It was also found that transformation of austenite into PF started at 600°C. This chuyển đổi dẫn đến tăng trưởng PF, và FW nucleation bắt đầu từ các hạt PF ranh giới. Cuối cùng, intragranular nucleation và tăng trưởng của AF xảy ra cho đến khi các chuyển đổi được hoàn tất. Microstructure cuối cùng đã được thực hiện của PF (50%), FS (30%) và AF (20%). Tại 550° C bắt đầu tan rã austenite đã diễn ra sớm hơn lúc 600° C, bắt đầu với sự hình thành của PF(G). FS nucleated từ PF(G) cũng lúc 8 phiên nhanh hơn: nguyên vật liệu tỷ lệ hơn ở 600° C, mạnh mẽ phát triển sự phát triển của giai đoạn này. AF nucleation và phát triển bắt đầu sau đó nhưng thời gian nucleation là ngắn hơn so với ở 600° C. Trận chung kết microstructure đã được thực hiện của FS (về cơ bản FW) đạt giá trị tối đa của nó (4 1%), PF (34%) và AF (25%). Ở 500° C bắt đầu tan rã austenite hơi bị trì hoãn với PF và AF nucleation xảy ra cùng một lúc tại một tốc độ nhanh hơn so với lúc cao hơn nhiệt độ và trì hoãn sự hình thành của FS. FW được thay thế một phần bởi B. Lúc này nhiệt độ tối đa nội dung của AF (38%) đã thu được cùng với tối thiểu FS (28%), với PF (34%). Tại 460° C phân hủy của austenite bắt đầu với sự hình thành và phát triển của PF(G). FS hình thành theo một phần thay thế PF(G) với một tốc độ tăng trưởng tăng như so với 500° C. Cuối cùng, AF nucleation bắt đầu (tại một thời gian dài hơn so với ở 500° C) và được nhanh chóng hoàn thành. FS, về cơ bản B, tăng lên, dẫn đến giá trị tối đa (42%); nội dung AF là cao (33%), mặc dù hơi thấp hơn ở 500° C, và PF Lấy giá trị của nó ít nhất (25%). Tất cả các hiệu ứng được hiển thị trong photomicrographs tương ứng. Với các phép đo độ cứng nó là có thể tìm thấy sau đây biểu hiện để dự đoán các độ cứng như là một chức năng của điều trị cách nhiệt nhiệt độ 30 giây của thường còn ở nhiệt độ (hoàn thành chuyển đổi). HV =-0.2451 (T ("C) + 338.81 Cách nhiệt phân hủy của austenite được hoàn thành sau 30 giây của thường còn ở bất kỳ nhiệt độ được coi là, đạt 90% sau khoảng 10 giây. Biểu hiện của các loại sigmoidal được tìm thấy cho động học khác nhau tham gia trong phân hủy austenite giữa 600° C và 460° C. Một biểu hiện để dự đoán kết quả độ cứng như là một chức năng chuyển đổi nhiệt độ đã được phát triển. Ở 500° C nhận được số tiền lớn nhất của AF, với các Các tỷ lệ nhỏ nhất của FS và một số lượng thấp của PF. Tại 460° C số PF, nhỏ nhất một nội dung cao của AF và phần lớn nhất của FS, chủ yếu là bainite, được thu được. Đưa ra mối quan hệ tồn tại giữa cách nhiệt và liên tục làm mát, điều này tác phẩm đại diện cho tình hình thực tế trong Hàn, thông tin này trở thành một Các công cụ hữu ích để kết hợp trong các mô hình tiên đoán tương quan giữa các quá trình thiết lập biến, microstructure và tính chất cơ học.