Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10709
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorMd. Abdul Maleque, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorMohammad Yeakub Ali, Ph.Den_US
dc.contributor.authorAbdullrhman, Musa Moh.H.en_US
dc.date.accessioned2021-12-03T00:27:11Z-
dc.date.available2021-12-03T00:27:11Z-
dc.date.issued2020-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10709-
dc.description.abstractHigh strength low alloy (HSLA) steels possess an excellent combination of strength and toughness obtained by suitable alloying design and thermo-mechanical controlled processing. However, the strength and toughness combination are deteriorated by the welding parameters and the thermal cycles that the steel experiences during welding. Since welding is an unavoidable stage in HSLA steel manufacturing, it is essential to produce welded sections with as low heat energy as possible, while preserving an appropriate joint geometry and properties. Heat affected zone, particularly adjacent to the weld pool region, has higher hardness and lower fracture toughness compared with the substrate material. The deterioration of heat affected zone (HAZ) mechanical properties are attributed to the formation of martensite-austenite (M-A) constituents and local brittle zones (LBZ). Therefore, the main aim of this research is to improve the HAZ mechanical properties such as tensile strength, hardness and impact toughness of welded high strength low alloy (HSLA) steel using TIG torch melting at different welding process parameters with and without microalloying elements addition (Ti and V). The research investigation was conducted in three-phases. The first phase involves the experimental designs by Taguchi method and producing the welding track under different welding parameters such as welding current, welding voltage, welding speed and gas flow rate with and without microalloying element addition (Ti and V) using powder preplacement and TIG torch welding process. Secondly, optimization the input parameters with the responses to the heat affected zone properties of hardness, tensile strength, and impact toughness. In the last phase, characterization and evaluation of the welded HSLA steel specially HAZ in terms of microstructure, microhardness, tensile strength, and impact toughness. The HAZ microstructural characterization was performed using OM, SEM-EDX, and XRD analyzer. The results showed that the highest tensile strength achieved was 692.85 MPa and 729.80 MPa with Ti and V microalloying element additions, respectively. The impact toughness was 81 J and 76 J for Ti and V addition, and the hardness attained was 202 Hv for both Ti and V microalloying additions. The different ferrite phases formed in the HAZ including acicular ferrite and ferrite with secondary phase aligned along with the bainitic microstructure due to the enhancement of the grain refinement in the HAZ morphology. The best-optimized welding parameters achieved by Taguchi S/N ratio analysis were current, 100 A; voltage, 40 V; speed, 1.5 mm/s; and argon flow rate 20 L/min. The validation of the Taguchi predictive model and optimal parameters for HAZ responses shows that their prediction accuracy error is within the acceptable limit. The improvement of tensile strength value for the HAZ was ≈ 4.20 % for Ti addition and ≈ 5.20 % for V addition, and the average increment of impact toughness value was ≈ 30.36 % for Ti addition and ≈ 37.46 % for V addition. However, the reduction of hardness value for the HAZ was ≈14.5% for Ti addition and ≈19% for V addition compared to the TIG welded sample without the additions of microalloying elements. Due to the positive outcome on the mechanical properties and metallurgical characteristics of the HAZ obtained using the addition of microalloying elements (Ti and V), it can be said that this technique is suitable for improving the welded HAZ mechanical and microstructural performance of HSLA steel.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2020en_US
dc.subject.lcshHeat resistant alloysen_US
dc.subject.lcshHeat resistant alloys -- Metallurgyen_US
dc.subject.lcshGas tungsten arc weldingen_US
dc.titleCharacterization of heat affected zone for tig torch welded high strength low alloy steel with microalloying elements additionen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US
dc.description.identityt11100393732MusaMoh.H.Abdullrhmanen_US
dc.description.identifierThesis : Characterization of heat affected zone for tig torch welded high strength low alloy steel with microalloying elements addition /by Musa Moh.H.Abdullrhmanen_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeDoctor of Philosophy (Engineering)en_US
dc.description.abstractarabicيمتاز الفولاذ العالي المقاومة (HSLA) بمزيج ممتاز من القوة والمتانة التي تم الحصول عليها من خلال التصميم المناسب والتحكم في المعالجة الحرارية الميكانيكية لهذه السبائك. ومع ذلك ، يمكن لهذه الخصائص أن تتدهور من خلال المدخلات الحرارة العالية والدورات الحرارية التي يتعرض لها الفولاذ أثناء عمليات اللحام والتي لا يمكن تجنبها خلال مرحلة تصنيع هذا الفولاذ (HSLA) بواسطة اللحام، فمن الضروري إنتاج مقاطع ملحومة مع طاقة حرارية منخفضة قدر الإمكان ، مع الحفاظ على الخصائص الهندسية المشتركة بين المعدن الأصلي والمنطقة الملحومة. المنطقة المتأثرة بالحرارة، وبصورة خاصة المتاخمة لمنطقة حمام اللحام عادة ما يكون لها صلابة أعلى ومتانة كسر أقل مقارنة بمنطقة المعدن الغير ملحومة. يعزى تدهور الخواص الميكانيكية للمنطقة (HAZ) إلى تكوين طور المارتنسيت - الأوستينيت (M-A) والمناطق الهشة (LBZ) المصاحبة. لذلك ، فإن الهدف الرئيسي من هذا البحث هو تحسين خصائص HAZ ، المتمثلة في خاصية قوة الشد ، الصلادة ، طاقة الصدمات والبنية المجهرية لل HAZ. في هذا البحث ، تم إجراء التحقيق على ثلاث مراحل. تتضمن المرحلة الأولى التصميمات التجريبية التي تم تبنيها باستخدام طريقة تاجوتشي وإنتاج مسار اللحام وفقًا لمعايير اللحام المختلفة مثل تيار اللحام، جهد اللحام، سرعة اللحام ومعدل تدفق الغاز مع وبدون إضافة عنصري التيتانيوم والفانديوم باستخدام تقنية إلصاق المسحوق على المعدن ومن ثم عملية اللحام بالشعلة TIG. ثانياً ، تحسين معلمات الإدخال بالاستجابات لخواص المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) ،الصلادة، قوة الشد ، وطاقة الصدم. في المرحلة الأخيرة ، توصيف وتقييم لحام HSLA الصلب، خاصة HAZ من خلال نتائج الصلادة الدقيقة ، قوة الشد ، وطاقة الصدم. أخيرًا ، يتم توصيف خصائص البنى الدقيقة HAZ باستخدام OM و SEM-EDX و XRD. أظهرت النتائج، أن أعلى قوة شد تم تحقيقها كانت 692.85 ميجا باسكال و 729.80 ميجا باسكال للعينات المضاف إليها Ti و V على التوالي. إلى جانب ذلك ، كان التحسن في صلابة الصدمات 81 J و 76 J للعينات المضاف إليها Ti و V ، وكان أدنى صلادة هو 202 Hv لكليهما (Ti وV). كانت أفضل المعلمات المحسّنة التي حققها تحليل (Taguchi S/N ratio) مع إضافات مساحيق Ti وV هي 1.5 مجم/مم2 ، التيار 100 أمبير، الجهد 40 فولت ، السرعة 1.5 ملم/ثانية ، ومعدل تدفق الأرجون 20 لتر/دقيقة. يظهر التحقق من صحة نموذج تنبؤ Taguchi والمعلمات المثلى لأستجابات (الخصائص) HAZ أن خطأ دقة التنبؤ الخاص به يقع ضمن الحد المقبول. علاوة على ذلك، كان تحسين قيم مقاومة الشد القصوى ≈ 4.20٪ للعينات المضاف إليها ال Ti وبنسبة ≈ 5.20٪ للعينات المضاف إليها ال V ، ومتوسط الزيادة لقيم طاقة الصدم في HAZ كان ≈ 30.36٪ للعينات المضاف إليها ال Ti و ≈ 37.46٪ للعينات المضاف إليها ال V، بينما كان الأنخفاض في قيم الصلادة في منطقة ال HAZ 14.5≈ ٪ للعينات المضاف إليها ال Ti و ≈ 19٪ للعينات المضاف إليها ال V مقارنة مع عينات TIG الملحومة دون إضافة عنصري التيتانيوم والفانديوم للمنطقة الملحومة. نظرًا للنتائج الإيجابية للخواص الميكانيكية والخصائص المجهرية لـمنطقة HAZ التي تم الحصول عليها باستخدام إضافة عنصري (Ti و V)، يمكن التوصية باستخدام هذه التقنية لتحسين أداء منطقة لحام فولاذ HSLA الملحوم.en_US
dc.description.callnumbert TN 700 A136C 2020en_US
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2020.en_US
dc.description.physicaldescriptionxxvii, 239 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100393732MusaMoh.H.Abdullrhman_24.pdf24 pages file985.61 kBAdobe PDFView/Open
t11100393732MusaMoh.H.Abdullrhman_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file5.18 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.