Structural and Mechanical Heterogeneities of Fine-Grain Steel Welded Joints Used in Construction of Rail Vehicles

Ing. Fatih Bozkurt

Master's thesis

Abstract:

This study aims to analyze the changes of impact properties in fine grained steel after welding process. Two kind of steel were used, first one was S 355N steel and second one was Domex 700MC. Both of that steels are the type of steel with an improved yield strength and are suitable for light weight construction parts of railway vehicles. Welding was performed through metal arc welding (SMAW) methods, with optimum welding process parameters. Butt joint was used for bringing two steel plates together. The microstructure changes occurring during the welding process were analyzed with scanning electron microscopy (SEM). Hardness measurements were performed started from welding pool and continued to fusion zone, heat affected zone and base material respectively. To determine the dynamic fracture yield strength and absorbed impact energy, samples were prepared for instrumented Charpy test which were taken from steel plates. All of the samples were evaluated according to EN ISO 14556:2000 Steel, Charpy V Notch Pendulum Impact Test ? Instrumented Test Method. After impact test, fractography evaluation was performed to distinguish the fracture mode and influence of primary heterogeneity of steel. The dynamic strength and fracture behavior changes after welding process were summarized; substantial degradation process was find out in Domex 700MC steel.

Abstract:

Záměrem této studie jsou analýzy změn dynamických vlastností jemnozrnné oceli po svařování. Použity byly dva druhy ocelí ? S 355N a Domex 700MC. Jedná se o materiály se zvýšenou mezí kluzu, vhodné pro použití v konstrukci kolejových vozidel s nižší hmotností. Svařování bylo provedeno metodou ručního obloukového svařování, použitím optimalizovaných svařovacích parametrů. Vyhotoven byl tupý svarový spoj dvou desek. Mikrostrukturní změny vyvolané procesem svařování byly analyzovány elektronovou mikroskopií. Měření tvrdosti bylo provedeno v liniích od svarového kovu, přes fúzní zónu, tepelně ovlivněnou oblast do základního materiálu. Z experimentálních svarů byly vyhotoveny vzorky pro instrumentovanou rázovou zkoušku pro vyhodnocení dynamické lomové meze kluzu a absorbované energie v souladu s EN ISO 14556:2000 Steel, Charpy V Notch Pendulum Impact Test ? Instrumented Test Method. Lomové plochy po rázové zkoušce byly vyhodnoceny fraktograficky pro rozlišení mechanizmu lomu a vlivu primárních nehomogenit v oceli. Souhrnně byl vyhodnocen vliv svařování na dynamickou pevnost a lomové chování u srovnávaných ocelí; zjištěn byl zejména degradační vliv u oceli Domex 700MC.

Keywords

SMAW, heterogenity jemnozrnné oceli, svarové spoje, konstrukce kolejových vozidel, instrumentovaná Charpyho zkouška, rázová energie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 9. 6. 2015
• Supervisor: prof. Ing. Eva Schmidová, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Transport Engineering

Master programme / field:
Transport Engineering and Communications / Transport Means