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Continuous Cooling Transformation Diagram of Case Hardening Steel by Instrumented Jominy Test

  • S. Hütter EMAIL logo , N. Kauss and T. Halle
Published/Copyright: August 23, 2023

Abstract

Determining the phase transition data of technological materials used for example to design heat treatment processes is generally a complex and labor-intensive process if high data fidelity is required. This work presents a method based on the standard Jominy end quench test with additional instrumentation that can generate many temperature histories required for the generation of continuous cooling diagrams at the same time, greatly simplifying the process. This method is applied to a simple 16MnCr5 case hardening steel to show the practical execution. The resulting diagram and microstructure is consistent with more complex test methods, showing good performance of the much simpler test method.

Kurzfassung

Die Ermittlung von Umwandlungsdaten technologischer Werkstoffe, die z. B. zur Auslegung von Wärmebehandlungsprozessen verwendet werden, ist im Allgemeinen ein komplexer und arbeitsintensiver Prozess, wenn eine hohe Güte der Daten erforderlich ist. Dieser Artikel stellt eine einfache Methode basierend auf dem Stirnabschreckversuch vor, bei der durch zusätzliche Instrumentierung mehrere Temperaturverläufe gleichzeitig aufgenommen werden können. Dadurch wird der experimentelle Aufwand zur Erstellung kontinuierlicher Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder deutlich verringert. Diese Methode wird auf einen 16MnCr5-Einsatzstahl angewendet, um die praktische Durchführung zu demonstrieren. Das sich ergebende Schaubild sowie die Mikrostruktur stimmen mit konventionellen Methoden gut überein, wodurch die gute Nutzbarkeit der neuen Methode gezeigt wird.

  1. Conflict of Interest: The authors declare that they have no conflict of interest.

  2. Interessenkonflikt: Die Autoren erklären, dass sie sich in keinem Interessenkonflikt befinden.

Acknowledgment

The authors would like to thank the German Research Foundation DFG for the support of the depicted research within the priority program ‘SPP2183’ under grant number ‘HA5209/11-2’.

Danksagung

Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Förderung der dargestellten Forschungsarbeiten im Rahmen des Schwerpunktprogramms „SPP2183“ unter dem Förderkennzeichen „HA5209/11-2“.

References

1 ASTM A 1033: Standard Practice for Quantitative Measurement and Reporting of Hypoeutectoid Carbon and Low-Alloy Steel Phase Transformations. ASTM International, 2018, DOI:10.1520/a1033-10r1510.1520/a1033-10r15Search in Google Scholar

2 Gibbs, J. W.; Mendez, P. F.: Solid fraction measurement using equation-based cooling curve analysis. Scripta Mater. 58 (2008) 8, pp. 699–702, DOI:10.1016/j.scriptamat.2007.12.02210.1016/j.scriptamat.2007.12.022Search in Google Scholar

3 Gibbs, J. W.; Kaufman, M. J.; Hackenberg, R. E.; Mendez, P. F.: Cooling Curve Analysis to Determine Phase Fractions in Solid-State Precipitation Reactions. Metall. Mater. Trans. A. 41 (2010) 9, pp. 2216–2223, DOI:10.1007/s11661-010-0318-z10.1007/s11661-010-0318-zSearch in Google Scholar

4 Gibbs, J. W.; Schlacher, C.; Kamyabi-Gol, A.; Mayr, P.; Mendez, P. F.: Cooling Curve Analysis as an Alternative to Dilatometry in Continuous Cooling Transformations. Metall. Mater. Trans. A. 46 (2015), pp. 148–155, DOI:10.1007/s11661-014-2603-810.1007/s11661-014-2603-8Search in Google Scholar

5 ASTM A 255: Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel. ASTM International, 2020, DOI:10.1520/a0255-20a10.1520/a0255-20aSearch in Google Scholar

6 DIN EN ISO 642: Stahl – Stirnabschreckversuch (Jominy-Versuch), Beuth, 2000, DOI:10.31030/852457010.31030/8524570Search in Google Scholar

7 Rosemann, P.; Müller, C.; Kauss, N.; Halle, T.: Einfluss der Wärmebehandlung auf die Korrosionsbeständigkeit von Schneidwaren. HTM J. Heat Treatm. Mat. 72 (2017) 2, pp. 87–98, DOI:10.3139/105.11031710.3139/105.110317Search in Google Scholar

8 Irani, M.; Chung, S.; Kim, M.; Lee, K.; Joun, M.: Adjustment of Isothermal Transformation Diagrams Using Finite-Element Optimization of the Jominy Test. Metals. 10 (2020) 7, p. 931, DOI:10.3390/met1007093110.3390/met10070931Search in Google Scholar

9 Hütter, S.; Lafarge, R.; Simonin, J.; Mook, G.; Brosius, A.; Halle, T.: Determination of Microstructure Changes by Eddy-Current Methods for Cold and Warm Forming Applications. Adv. In. Mater. Eng. 2 (2021), p. 100042, DOI:10.1016/j.aime.2021.10004210.1016/j.aime.2021.100042Search in Google Scholar

10 Fong, H. S.: Further observations on the Jominy end quench test. J. Mater. Process. Tech. 38 (1993) 1−2, pp. 221–225, DOI:10.1016/0924-0136(93)90198-f10.1016/0924-0136(93)90198-fSearch in Google Scholar

Published Online: 2023-08-23
Published in Print: 2023-08-30

© 2023 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

Downloaded on 27.9.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.1515/htm-2023-0006/html
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