A second report on diagrams of microstructure and hardness for heat-affected zones in welds

Abstract

Theoretical models of fusion welding are developed and calibrated by using experimental data. In an earlier paper simple kinetic models for grain growth and particle dissolution were proposed and used to construct diagrams which described these processes in the heat-affected zone of a weld as a function of process variables (input energy, weld speed, preheat etc.). The present paper improves and extends these kinetic models to include: precipitate coarsening; the use of semi-empirical equations including carbon-equivalence to predict microstructure and hardness; a detailed comparison between the theory and data obtained from different types of real welds; and the development of an alternative, more easily used, type of diagram.

Résumé

Nous développons des modèles théoriques de la soudure par fusion et nous les calibrons à l'aide de résultats expérimentaux. Dans un article antérieur, nous avons proposé des modèles cinétiques simples pour la croissance des grains et la dissolution des particules et nous les avons utilisés pour construire des diagrammes permettant de décrire ces phénomènes dans la zone d'une soudure affectée thermiquement, en fonction de variables de la fabrication (énergie introduite, vitesse de soudure, préchauffage, etc.). Dans cet article, nous améliorons et nous étendons ces modèles cinétiques afin d'inclure: le grossissement des précipités, l'utilisation d'équations semi-empiriques comprenant l'équivalence en carbone afin de prévoir la microstructure et la dureté, une comparaison détaillée entre la théorie et les résultats obtenus pour différents types de soudures réélles, et enfin le développement d'un nouveau type de diagramme plus facile à utiliser.

Zusammenfassung

Theoretische Modelle des Schmelzschweiβens werden entwickelt und anhand experimenteller Daten geeicht. In einer früheren Arbeit wurden einfache kinetische Modelle für das Kornwachstum und für die Auflösung von Teilchen vorgeschlagen. Diese wurden genutzt, Diagramme zur Beschreibung dieser Prozesse in der hitzebeeinfluβten Zone einer Schweiβnaht als Funktion der Prozeβvariablen (eingebrachte Energie, Schweiβgeschwindigkeit, Vorerhitzung usw.) aufzustellen. Diese vorliegende Arbeit verbessert und erweitert diese Modelle in folgenden Punkten: Vergötterung der Ausscheidungen; Benützung halbempirischer Gleichungen einschlieβlich der Kohlenstoff-Äquivalenz, um Gefüge und Härte vorauszusagen; ausführlicher Vergleich zwischen Theorie und Daten, die von verschiedenartigen Schweiβungen herrühren; Entwicklung einer alternativen, leichter zu verwendenden Diagrammart.