Hot cracks in welded seams. Initiation, detection, prevention
Description
Hot cracks can have significant effect on the welding characteristics of high-alloy austenitic steels and nickel alloys. So far, there is still a lack of knowledge in this field. The report outlines the current theoretical knowledge on hot cracking and attempts an interpretation in the light of modern materials and welding techniques. As hot cracks are initiated in the solidification phase, assumptions and theories of primary crystallisation in the ternary system iron-chromium-nickel are presented first. The concept of hot cracking is defined, and types of hot cracks are described. Generally speaking, hot cracks require molten or brittle phases at the grain boundaries and tensile stress. Hot cracking theories are explained in detail. Methods for assessing the resistance to hot cracking of materials and welds are presented. The deltaferrite content of metastable austenitic Cr-Ni steels is found to have a significant role in hot cracking susceptibility. Problems and specifics relating to reproducible measurement of this phase in the material are outlined. Attempts at numeric modelling of hot cracking of metals and alloys date back to the early sixties. In spite of the many publications, the complex technological and metallurgical phenomena of hot cracking have never been described mathematically in a reproducible manner. Next to 'classic' hot cracking, there are a number of similar phenomena, e.g. relaxation cracking, which are left out of account in this publication. (orig.)
Abstract (German)
Heissrisse koennen u. U. die Schweisseignung hochlegierter austenitischer Staehle und Nickellegierungen signifikant beeinflussen. Trotz einer Vielzahl weltweiter Forschungsarbeiten und Veroeffentlichungen sind die Kenntnisse zu dieser Problematik selbst in Fachkreisen oft gering. Aus diesem Grund wird in der Arbeit auf den aktuellen Wissensstand der Heissrisstheorie eingegangen und dieser unter Beruecksichtigung moderner Werkstoffe und Hochleistungsschweissprozesse interpretiert. Aufgrund ihrer Entstehung im Temperaturbereich der Erstarrung erfolgt zunaechst eine Auseinandersetzung mit den Vorstellungen sowie gesicherten Theorien der Primaerkristallisation im ternaeren System Eisen-Chrom-Nickel. Darauf aufbauend wird der Begriff des Heissrisses definiert und es werden seine Unterarten beschrieben. Allgemein koennen den Heissrissen solche Risserscheinungen zugeordnet werden, die an das Vorhandensein schmelzfluessiger oder sproeder Phasen auf den Korngrenzen gebunden sind und unter der Einwirkung von Zugspannungen entstehen. Ausfuehrlich erfolgt die Auseinandersetzung mit den wichtigsten der gegenwaertig anerkannten Theorien zur Heissrissbildung. Dabei wird insbesondere die Theorie der ''Technologischen Festigkeit'' im Temperaturintervall der Erstarrung naeher erlaeutert. Systematisch erfolgt unter Beachtung der theoretischen Grundlagen die Bewertung moderner selbst- und fremdbeanspruchter Verfahren zur experimentellen Bestimmung der Heissrissbestaendigkeit von Werkstoffen und Schweissverbindungen. In engem Zusammenhang mit der Problematik der Heissrissanfaelligkeit steht der Deltaferritanteil metastabiler austenitischer Chrom-Nickel-Staehle. In diesem Zusammenhang wird dargelegt, welche Probleme und Besonderheiten bei der reproduzierbaren Bestimmung dieser Phase im Werkstoffgefuege zu beachten sind. Schon seit Anfang der 60er Jahre sind Bestrebungen bekannt, das Heissrissverhalten von Metallen und Legierungen numerisch zu modellieren. Trotz einer Vielzahl veroeffentlichter Arbeiten ist es bisher noch nicht gelungen, die dabei auftretenden Phaenomene in ihrer technologischen und metallurgischen Komplexitaet reproduzierbar mathematisch zu erfassen. Neben den ''klassischen'' Heissrissen existiert eine Reihe weiterer Risserscheinungen, die, trotz aeusserlicher Gemeinsamkeiten, dieser nicht zugeordnet werden darf. Auf solche heissrissaehnlichen Erscheinungen, zu denen u. a. Relaxationsrisse zaehlen, wird daher im letzten Teil der Arbeit naeher eingegangen und eine eindeutige Abgrenzung zu den verschiedenen Unterarten der Heissrisse vorgenommen. (orig.)Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Heissrisse in Schweissverbindungen. Entstehung, Nachweis und Vermeidung
Publishing Information
- Publisher
- DVS Verlag
- Imprint Place
- Duesseldorf (Germany)
- ISBN
- 3-87155-690-4
- Imprint Pagination
- 249 p.
- Journal Volume
- 233
- Series
- DVS-Berichte
- ISSN
- 0418-9639
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 36039261
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE;
- Descriptors DEI
- AUSTENITE; AUSTENITIC STEELS; CRACKS; FERRITE; MATHEMATICAL MODELS; NICKEL BASE ALLOYS; WELDABILITY; WELDED JOINTS
- Descriptors DEC
- ALLOYS; CARBON ADDITIONS; IRON ALLOYS; IRON BASE ALLOYS; JOINTS; NICKEL ALLOYS; STEELS; TRANSITION ELEMENT ALLOYS