Neutron Scattering Methods Provide Insights into the Effects of Thermomechanical Processing on the Properties and Structure of Steels

Abstract

The strength and formability of materials depend on the distribution and scale of precipitating phases, on the grain size and grain orientation distribution, on the distribution and scale of flaws and on the presence of residual stresses. Neutron scattering methods provide unique data to guide the development of improved materials and processes. Of particular interest are in situ experiments; such experiments are uniquely suited to neutron diffraction because of the high penetrating power of neutrons, which allows data to be collected from materials subjected to realistic conditions in specialized sample environments. In this paper, we illustrate the application of neutron diffraction to study 1) the behaviour of a TRIP steel under uniaxial loading and 2) the evolution of the microstructure of a plain carbon steel during gas tungsten arc welding.

The strength and formability of materials depend on the distribution and scale of precipitating phases, on the grain size and grain orientation distribution, on the distribution and scale of flaws and on the presence of residual stresses. Neutron scattering methods provide unique data to guide the development of improved materials and processes. Of particular interest are in situ experiments; such experiments are uniquely suited to neutron diffraction because of the high penetrating power of neutrons, which allows data to be collected from materials subjected to realistic conditions in specialized sample environments. In this paper, we illustrate the application of neutron diffraction to study 1) the behaviour of a TRIP steel under uniaxial loading and 2) the evolution of the microstructure of a plain carbon steel during gas tungsten arc welding.

La résistance et la formabilité des matériaux dépendent de la distribution et de l'échelle des phases qui se précipitent, de la taille de grain et de la distribution de l'orientation de grain, de la distribution et de l'échelle des discontinuités et de la présence de contraintes résiduelles. Les méthodes de diffusion de neutron fournissent des données uniques pour guider le développement de matériaux et de procédés améliorés. Les expériences in situ sont d'un intérêt particulier; de telles expériences sont uniquement appropriées à la diffraction de neutron grâce au pouvoir élevé de pénétration des neutrons, ce qui permet de collectionner des données à partir des matériaux soumis à des conditions réalistes dans un échantillon d'environnements spécialisés. Dans ce document, on illustre l'application de la diffraction de neutron à l'étude 1) du comportement d'un acier TRIP sous charge uniaxe et 2) de l'évolution de la microstructure d'un acier au carbone ordinaire lors du soudage à l'arc avec électrode de tungstène en atmosphère de gaz (tig).