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Influence of microstructure on susceptibility to weld defects in two high strength low alloy steels

Edalat Nobarzad, Amir Keyvan (2017). Influence of microstructure on susceptibility to weld defects in two high strength low alloy steels. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Hot cracking root causes in two HSLA welded steels were investigated and remedies were proposed to avoid hot cracking at centerline of the weld. The specimens were welded in Tjoint configuration keeping the constant welding parameters for both investigated alloys: Gr.50 (with lower content of alloying elements and yield strength of 345 MPa) and Gr.80 (with higher content of alloying elements and yield strength of 550 MPa). Metallographic studies were performed using optical and electron microscopy. Base metal, weld and HAZ were all characterized and discussed. Local chemical changes in centerline of the weld were also investigated with Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDS). All welds of Gr.80 showed hot cracking at the centerline while none of the Gr.50 welds were cracked. This can be explained by interlocking effect of secondary dendrite arms (SDA) in Gr.50 welds which enhances the resistance of weld centerline to hot cracking. Longer SDA is attributed to larger size of grains in HAZ of Gr.50 compared to grain size in Gr.80. The larger is the grain size of HAZ, the larger will be the width of primary dendrite arm (PDA) which in turn induces longer SDA. High residual stresses in Gr.80 base metal are also detected as a contributing factor. Existence of nonmetallic inclusions engulfed by gas porosities can also ease the crack propagation. Finally remedies and preventive action have been suggested to avoid formation of hot cracks.

Titre traduit

L'influence de la microstructure sur la susceptibilité aux défauts de soudage dans deux aciers faiblement allies à haute résistance mécanique

Résumé traduit

Les causes de fissuration à chaud dans les aciers faiblement alliés à haute résistance mécanique (HSLA) ont été étudiées et des solutions sont proposées. Les échantillons ont été soudés selon une configuration en T conservant les paramètres de soudage constants pour les métaux de base Gr.50 et Gr.80. Des études métallographiques ont été réalisées à l'aide de microscope optique et électronique. Les métaux de base, la soudure et la zone affectée thermiquement (HAZ) sont caractérisés et expliqués. Des changements chimiques locaux dans l’axe central de la soudure ont également été étudiés par analyse dispersive en énergie (EDS). Toutes les soudures de Gr.80 indiquent la fissuration à chaud dans l’axe central de la soudure, alors qu'aucune des soudures Gr.50 n'a été fissurée. Ceci peut être expliqué par l'effet de verrouillage des bras dendritiques secondaires (SDA) dans les métaux de base Gr.50 qui améliore la résistance de l’axe central de la soudure à la fissuration à chaud. Le SDA long est attribué à la plus grande taille des grains dans HAZ de Gr.50 comparativement à la taille de grain du Gr.80. Plus grande sera la largeur du bras dendritique primaire (PDA), plus un SDA sera long. Les SDA long peuvent se verrouiller facilement, ce qui améliore la résistance de l’axe central de la soudure contre la fissuration. Une forte contrainte résiduelle dans le métal de base Gr.80 est également détectée comme facteur contributif. L'existence d'inclusions nonmétalliques englouties par des porosités de gaz peut aussi faciliter la propagation des fissures. Enfin, des mesures correctives et préventives ont été suggérées pour éviter la formation de fissures à chaud.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in mechanical engineering". Bibliographie : pages 116-123.
Mots-clés libres: Acier à haute résistance Propriétés. Acier à haute résistance Microstructure. Acier à haute résistance Soudage. Acier à haute résistance Fissuration. Soudage à l'arc sous gaz avec fil plein. A572, A656, ASTM, défaut de soudure, fissuration à chaud, fissuration lors de la solidification, HSLA, GMAW
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Jahazi, Mohammad
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 27 nov. 2017 14:39
Dernière modification: 27 nov. 2017 14:39
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1971

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