The study of phase transformations

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) 2:

Nghiên cứu về biến đổi giai đoạn là một bộ phận quan trọng của
sự hiểu biết về các hiện tượng diễn ra trong mối hàn kim loại và trong dự đoán của
các đặc tính cơ học của khớp hàn. Mục tiêu của việc này là để nghiên cứu
phân hủy đẳng nhiệt austenite trong Ferit tất cả các mối hàn kim loại, hệ thống C-Mn Ni-1
được chế tạo bằng kim loại lõi điện cực của các loại ANSI / AWS A5.29-98 E8 1 T5- G.
các mẫu kích thước 8 x 8 x 2 mm được trích xuất từ tất cả các mối hàn kim loại kiểm tra
phiếu giảm giá hàn dưới C02 che chắn, sử dụng một kim loại lõi dây của 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 toàn
austenization, và sau đó làm lạnh đến 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
phòng tắm muối nhiệt độ ổn định. Vickers được đo độ cứng (HV 1kg) lấy
trung bình của năm quyết định và các vi phân tích bằng kính hiển vi ánh sáng.
Đối với phân tích cuối cùng này, một mạng lưới các 49 điểm được sử dụng trên 8 vùng lựa chọn ngẫu nhiên trên
mỗi mẫu kết quả trong tổng số 392 điểm tại 500 X. * Nhiệt độ được lựa chọn có tính đến các giá trị sau: AR1 = 760 ° C (1400 ° F), Ar3 = 635 ° C (1175 ° F), Ms = 450 ° C (842 ° F) và M90 = 2150 ° C (419 ° F), được xác định bởi các tác giả trong công việc trước đây. Định lượng metallographic được thực hiện với các mẫu đã được lưu giữ trong bồn tắm muối ở nhiệt độ liên tục cho thời điểm khác nhau lên đến 30 giây, vì trong đó khoảng thời gian phân hủy austenite được hoàn thành. Martensite (M), ferrite hình kim (AF), ferit với giai đoạn thứ hai (FS) (bao gồm cả ferrite với phụ tấm-Widmanstaten (FW) là một sản phẩm cao nhiệt độ, và bainite (B) đó là một nhiệt độ thấp sản phẩm austenite phân hủy ), và ferrite tiểu học, sáng tác bởi ranh giới hạt ferrite PF (G) và đa giác hoặc intragranular ferrite PF (I), đã được xác định. Đối với mỗi nhiệt độ giữ các đường cong đại diện cho tỷ lệ chuyển đổi austenite vào các sản phẩm chuyển đổi khác nhau so với thời gian đã được tổ chức âm mưu, và các biểu thức phù hợp các đường cong hình sigmoidally cho động học khác nhau tham gia vào sự phân hủy của austenite trong phạm vi nhiệt độ được coi là đã được tìm thấy. Những đường cong này cho phép chúng tôi xác định austenite mà bắt đầu phân hủy của nó sau khoảng 1 giây ở mọi nhiệt độ cũng như 90% của việc chuyển đổi đã được hoàn thành vào khoảng 10 giây, trong khi không có thay đổi hơn nữa có thể được phát hiện sau 30 giây. Nó cũng đã được tìm thấy sự thay đổi đó của austenite vào PF bắt đầu ở 600 ° C. Điều này chuyển đổi dẫn đến tăng trưởng PF, và FW mầm từ hạt PF ranh giới. Cuối cùng, mầm intragranular và tăng trưởng của AF xảy ra cho đến khi chuyển đổi đã được hoàn thành. Vi cấu trúc cuối cùng được làm bằng PF (50%), FS (30%) và AF (20%). Tại 550 ° C bắt đầu phân hủy austenite đã diễn ra sớm hơn so với ở 600 ° C, bắt đầu với sự hình thành của PF (G ). FS có nhân từ PF (G) cũng tại một phiên nhanh hơn 8: tiêu hao tốc độ hơn 600 ° C, phát triển mạnh mẽ sự phát triển của giai đoạn này. AF mầm và tăng trưởng bắt đầu muộn hơn nhưng thời gian mầm là ngắn hơn ở 600 ° C. Các thức vi cấu trúc đã được thực hiện của FS (chủ yếu FW) đạt giá trị tối đa của nó (4 1%), PF (34%) và AF (25%). Tại 500 ° C bắt đầu phân hủy austenite đã phần nào bị trì hoãn với PF và AF mầm xảy ra đồng thời với tốc độ nhanh hơn ở mức cao hơn nhiệt độ và làm chậm sự hình thành của FS. FW đã được thay thế một phần bởi B. Vào lúc này nhiệt độ các nội dung tối đa của AF (38%) thu được cùng với tối thiểu của FS (28%), với PF (34%). Tại 460 ° C phân hủy của austenite bắt đầu với sự hình thành và tăng trưởng của PF (G). Hình FS theo sau thay thế một phần PF (G) với một tốc độ tăng trưởng tăng lên so với 500 ° C. Cuối cùng, AF mầm bắt đầu (tại một thời gian dài hơn ở 500 ° C) và được hoàn thành nhanh chóng. FS, về cơ bản B, tăng, dẫn đến giá trị lớn nhất (42%); nội dung AF thì cao (33%), mặc dù hơi thấp hơn so với ở 500 ° C, và PF mất giá trị nhất của mình (25%). Tất cả những hiệu ứng này được thể hiện trong các photomicrographs tương ứng. Với các phép đo độ cứng nó đã có thể tìm thấy những điều sau đây biểu để dự đoán độ cứng như một hàm của nhiệt độ đẳng nhiệt điều trị cho 30 giây của sự vĩnh cửu ở nhiệt độ (chuyển đổi hoàn toàn). HV = -0,2451 (T ("C) + 338,81 cách nhiệt phân hủy của austenite được hoàn thành sau 30 giây vĩnh cửu tại bất kỳ nhiệt độ coi, đạt 90% sau khoảng 10 giây. Những biểu hiện của các loại xích ma được phát hiện trong động học khác nhau có liên quan trong quá trình phân hủy austenite giữa 600 ° C và 460 ° C. Một biểu thức để dự đoán độ cứng kết quả như một chức năng chuyển đổi nhiệt độ được phát triển. Tại 500 ° C số tiền lớn nhất của AF đã thu được, với tỷ lệ thấp nhất của FS và một số lượng thấp của PF. Tại 460 ° C số tiền nhỏ nhất của PF, một hàm lượng cao của AF và phần lớn nhất của FS, chủ yếu là bainite, đã thu được. Với những mối quan hệ hiện tại giữa đẳng nhiệt và làm mát liên tục, điều này cuối cùng đại diện cho tình hình thực tế trong quá trình hàn, thông tin này sẽ trở thành một công cụ hữu ích để kết hợp trong các mô hình tiên đoán rằng thiết lập mối tương quan giữa các quá trình biến, vi cấu trúc và tính chất cơ học.