Application of Shear Punch Testing to Study Microstructure-Property Relationships in Electron Beam Welded 17-4 PH Stainless Steel

Abstract

Electron beam (EB) weldments of 17-4 precipitation hardening (PH) martensitic stainless steel (SS) consisted of a series of distinct yet very narrow heat-affected zones (HAZ) with different microstructural characteristics (composition, fraction and/or size of precipitates, phases and grains). Considering the limited size of each HAZ, shear punch testing (SPT) offers a practical solution for evaluating the mechanical and fracture properties of individual regions within the weldment. This paper describes the use of SPT to determine the variation in the tensile strength (yield and maximum), ductility and strain hardening properties of different regions of the weldment and relate them to the microstructural gradient observed in each of them.

Electron beam (EB) weldments of 17-4 precipitation hardening (PH) martensitic stainless steel (SS) consisted of a series of distinct yet very narrow heat-affected zones (HAZ) with different microstructural characteristics (composition, fraction and/or size of precipitates, phases and grains). Considering the limited size of each HAZ, shear punch testing (SPT) offers a practical solution for evaluating the mechanical and fracture properties of individual regions within the weldment. This paper describes the use of SPT to determine the variation in the tensile strength (yield and maximum), ductility and strain hardening properties of different regions of the weldment and relate them to the microstructural gradient observed in each of them.

Des soudures au faisceau électronique (EB) de l'acier inoxydable (SS) martensitique 17-4 à durcissement par précipitation (PH) consistaient en une série de zones affectées par la chaleur (HAZ) distinctes bien que très étroites avec des caractéristiques différentes de microstructure (composition, fraction et/ou taille de précipités, de phases et de grains). Considérant la taille limitée de chaque HAZ, l'essai au poinçon de cisaillement (SPT) offre une solution pratique à l'évaluation des propriétés mécaniques et de fracture de régions individuelles dans la soudure. Cet article décrit l'utilisation du SPT pour déterminer la variation de la résistance à la traction (limite d'élasticité et maximum), de la ductilité et des propriétés d'écrouissage de différentes régions de la soudure, et les associe au gradient de microstructure observé dans chacune d'elles.