Institutet för Metallforskning

Institutet för Metallforskning

SWEDISH INSTITUTE FOR METALS RESEARCH

ESTÄMNING AV EGENSPÄNNINGAR MED H3ÄLP AV RÖNTGENDIFFRAKTIQN I ETT SVETSFÖRBAiMD AV

TRYCKKÄRLSSTÄL A 533 B

Jämförelse mellan töjningsdata erhållna med hjälp av film-respektive diffraktometermetod

Lars Erik Larsson öppen

1620 \ -

KiMkMW flg 4», 114 21 »ockfcoln

&-U41$ Moefcfeoln, Bmtån)

INSTITUTET FÖR METALLFORSKNING Swedish Institute for Meuk Research Projekt:

238 Bearbetning av resultat -Från röntgenmätning av egenskpänningar i svetsförband i tryckkärlsstål

(SKI 3 8 / 8 0 1

Finansiering: SKI Manusdatum: November 1981

rorskningskommitté:

Karen Gott»

Lars Erik Larsson, Karl Malén,

Karl Markström, Rolf Sandström, Gustaf Östberg, Börje östensson.

Studsvik Energiteknik AB Inst. för Metallforskning Studsvik Energiteknik AB Hållfasthet, KTH•

Inst. för Metallforskning Lunds Tekniska Högskola Studsvik Energiteknik AB

Titel:

Förf.:

Klass:

Nr:

Externnr:

BESTÄMNING AV EGENSPÄNNINGAR MED HJÄLP AV RÖN7GENDIFFRAKTI0N I ETT SVETSFÖRBAND AV

TRYCKKÄRLSSTÅL A 533 B

Jämförelse mellan töjningsdata erhållna med hjälp av film-respektive diffraktometermetoden

Lars Erik Larsson öppen

1620

Distribution:

Forskningskommitténs medlemmar

Avdelning: Upplaga:

ex

Adm.chef:

s

d s t r ö m

Drotlning Kristinas vag 48 • S-l 14 28 Si. ckholm • Sweden • Tel. 08/24 33 30

IM-

BESTÄMNING AV EGENSPÄNNINGAR MED HJÄLP AV RÖNTGEN -

DIFFRAKTION I ETT SVETSFÖRBAND AV TRYCKKÄRLS3TAL A 533 B

Jämförelse mellan tcjningsdata erhållna ^ed hjälp av film-respektive diffraktometermetoden.

Lars Erik Larsson

Institutet för Metallforskning, Stockholm

Nyckelord: Restspänningar, Egenspänningar

SAMMANFATTNING

Avsikten med denna undersökning är att jämföra de töjnings- värden, som erhållits med hjälp av röntgendiffraktion med filmmetoden (Studsvik Energiteknik AB) och diffraktometer- metoden (Institutet för Metallforskning). Dessa töjnings- värden ligger till grund för beräkningar av egenspänningarna i det aktuella svetsförbandet i tryckkärlsstål A533B.

För att lättare förstå metodernas för- och nackdelar ges i bilaga 1 en kort översikt av sambandet töjning-spänning liksom av själva tekniken vid film- eller kamerametoden och diffraktometermetoden.

Den experimentella bestämningen av töjningarna med hjälp av de båda metoderna har utförts på ett och samma prov- stycke .

Resultaten visar att i stort är resultaten likvärdige. Vid filmmetodsn erhålls emellertid en större spridning mellan ae enskilda mätpunkterna. Detta kan hänföras till att man vid denna metod får information från en mycket liten yta på provet. Små, lokala defekter kommer att leda till mer eller mindre markanta avvikelser från det sanna värdet.

Vid diffraktometermetoden utnyttjas normalt en betydligt större yta, där effekten av eventuella små lokala defekter tar ut varandra.

Slutsatsen av jämförelsen blir att man ur tidsbesparande synpunkt och ur noggrannhetssynpunkt i första hand bör använda sig av diffraktometermetoden.

Med hjälp av töjningsvärdena, upptagna med diffraktometer- metoden, har de aktuella restspänningarna beräknats. Längs

svetsen erhölls dragspänningar och tvärs svetsen tryck- spänningar, båda av storleksordningen 140 MPa. Dessa av- tar med avståndet från svetsen. 75 till 100 mm från svetsen är materialet spänningsfritt.

Den reflekterade röntgenprofilens bredd återspeglar mikro- strukturen och mikrospänningarna. En bestämning av halv- värdesbredden visar att en kraftig breddning ägt rum inom själva svetsen medan linjebredden i det omgivande material inklusive den värmepåverkade zonen förblivit opåverkad av svetsop&rationen.

IM- 1620

ON THE MEASUREMENT OF RESIDUAL STRESS BY X-RAY DIFFRACTION IN A WELDMENT OF PRESSURE VESSEL STEEL A 533 B

Comparison between strain data obtained by means of the -Film-or cameramethod and the dif fractometer method,

Lars Erik Larsson

Swedish Institute för Metals Research,

Drottning Kristinas väg 48, 114 28 Stockholm, Sweden

Key words: Residual stress. X-ray stress analysis.

ABSTRACT

The aim with this work was to compare strain data obtained using the film- or cameramethod and the diffractometer- method for residual stress measurement by X-ray

diffraction. The measurements were carried out on a weldment of pressure vessel steel A 533 B.

For a better understanding of the differences in the technique at the two methods a short summary of residual stress measurements and of the advantage and dis-

advantage at the two methods is given.

For a biaxial, balanced force system the stress-strain relationship according to Hooke's law is given by eq.1, 2 and 3 in appendix 1. The analyses used are defined in figure 1 in appendix 1. The strain can be measured either by a destructive method, where the material around a reference-surface is removed or by non-destructive method, i.e. magnetic, ultrasonic or X-ray methods.

By the destructive method it is known that the reference- surface is affected by the mechanical work and thus this

method in many cases gives an incorrect residual stress value.

The methods based on magnetic and ultrasonic effects can only be used in certain cases and the accuracy is generally rather low. The X-ray diffraction method has been used for several decades and the accuracy is high.

The incident X-ray is reflected as a Debye-Scherrer cone, schematicly shown in figure 2 in " appendix 1.

The relationship between the interplanar soacing (d(<j>4>J 3 and the angle 20 is given by Bragg law, Eq.4 in appendix 1. The angle 29 can be obtained by measuring the radius of the Debye-ring at the distance S from the reflecting point. This can be done either by msans of a photographic fim or by a diffractometer.

As the film-method is based on the reflex from a very smal surface, contrary to what is used by the diffracto- metermethod, the reference ty = 0, i.e. the normal to the original surface, is very sensitive for smal defects in the reflecting point, which leads to deviation from the true values. Thus measuring of the strain by the film- method give rise to great scattering between the neigh-

bouring single values.

The strain has been obtained by the filmmethod and the diffractometer on the same specimen. In the first case the Debye-ring was obtained at ^ = 0 and ij> = 45° and the difference D was calculated. In the second case the interplanar spacing d(4») was obtained at five angles between 0 and 60 and Ad=d.^c-d was calculated from

- 4b o

the linear d-sin ty plot. The relationship betwean AD and Ad is give,i by eq.(2). Figure 2 shows AD and Ad as a function cf the distance from the weldment. Roughly, the

values agree, but the insecurity is rather high in the AD-values.

In the present work the residual stresses and the

linebroadening of the X-ray profile have been calculated from the diffractometer-data. Figure 3 shows a tensile longitudinal stress and a compressive perpendicular stress, both of the order of 140 MPa in the weldment.

At a distance cf 75-100 mm from the weldment the material is stressfree.

The linebroadening depends on the microstructure and the microstrain. Figure 5 shows a high broadening mainly in the weldment.

INNEHALLSFÖRTECKNING

Sida

1. TÖNINGSMÄlNING PA ETT SVETSFÖRBAND MED HJÄLP AV FILM-RESPEKTIVE DIFFRAKTOMETER-

METOOEN

1.1 Bakgrund

1.2 Resultat av töjningsmätning med film- metoden (Studsvik Energiteknik A B ) . . . 1.3 Resultat av t^: ;,.v ngsmätning med

diffraktometer vlnstitutet för Metall- forskning)

1.4 Jämförelse mellan töjningsvärden be- stämda med filmmetoden och diffraktro- metermetoden

1.5 Slutsatser av jämförelsen mellan egen- spänningsmätning med film- och

diffraktometermetoden

2. BERÄKNING AV EGENSPÄNNINGAR UR DIFFRAKTO- METER-DATA

3. BESTÄMNING AV LINJEBREDDEN

4. SAMMANFATTNING AV FÖRSÖKSDATA

ERKÄNNANDE

REFERENSER

TABELLER

Bilaga 1. Bestämning av egenspänningar i metalliska material

Bilaga 2. Anpassning av en parabel till tre givna punkter

Bilaga 3. Rapporterade data rörande

konstanten K i uttrycket o=K'AD.

1 TÖJNINGSMÄTNING PA ETT SVETSFÖRBAND MED HJÄLP AV FILPI-RESPEKTIVE DIFFRAKT0HE7ERMET0DEN

1.1 Bakgrund

Studsvik Energiteknik AB har i ett antal rapporter redovisat resultat från bestämning av egenspänningar i ett svetsförband av tryckkärlsstål (1-7). Bestämningarna baseras på registrering av töjningarna med hjälp av film- metoden. Svetsförbandets dimension var ursprungligen 0.417x0.408x0.172 m och hade anlöpts vid 620°C under 5 timmar. Bestämningarna av töjningarna utfördes på olika djup under ytan efter avverkning genom fräsning och

efterföljande elektrolyt-polering. Sista undersökta nivån låg 143 mm under den ursprungliga överytan. Det kvar- varande provstycket har förts till Institutet för Metall- forskning för jämförande bestämning av egenspänningar med hjälp av diffraktometer-metoden. Mätningar har ut- förts dels på en yta (50 mm från provets kant tvärs

svetsen) efter den ursprungliga behandlingen vid Studsvik Energiteknik AB dels utefter provets mittlinje tvärs svatsen efter det befintlig rost tagits bort genom slip- ning och slipspänningarna genom efterföljande elektrolyt- polering (~200 u m ) .

1.2 Resultat av töjningsmätning ntp.d film-metoden (Studsvik Energiteknik AB)

Apparaturen för bestämning av töjningar med hjälp av film- eller kamerametoden utformades av Sterner (1).

Försöken genomfördes med hjälp av Co-strålning på (310)-reflexen. Mätningarna av Debye-Scherr.er ko -nens diameter D på avståndet S = 82 mm bestämdes v5.d vinkelin- ställningen ifi = 0 och v^ = 45 och i mätriktningarna längs respektive tvärs svetsen. För kontroll av instrument-

uppställningens geometri användes spänningsfritt Ag-pulver.

Någon uppgift cm korrektion för LPA-faktorn föreligger inta. Konstanten K för relation av töjningar till

spänningar enligt o =K'(Q, -D ) = K • AD (bilaga 1,ekv.7) 8 -ib o 3 bestämdes genom kalibreringsförsök (3) till 1.30 kp/mm vilket motsvarar 13.5 MPa/mm- (se anm. i bilaga 3 ) . Bestämningar av AD($ty) och beräkni g av motsvarande

spänningar utfördes på olika nivåer under provytan efter successiv avverkning medelst fräsning och efterföljande elektrolytpolering (4). De primärt erhållna spännings- värdena korrigerades med hänsyn till avlastningen enligt en metod, som utarbetats av Peter Johansson vid KTH (10).

Slutresultaten av undersökningen redovisas i referens (5)

*•3 Resultat av töjningsmäining med di-Pf raktometer (Institutet för Metallforskning)

Vid diffraktometer-metoden bestäms töjningen i materialet genom mätning av gitterplanavstånden d(<j><J<} . Vid före- liggande undersökning utfördes mätningarna vid 5 olika

<|)-vinklar i intervallet 0-60° och i två ((»-riktningar, längs svetsen och tvärs svetsen.

Vid försöken användes Vanadin-filtrerad Crka-strålning på {211}-reflexen. Inträngningsdjupet är 5-20 pm be- roende på röntgenstrålens infallsvinkel med provytan (se bilaga 1 ) . För beräkning av spänningarna användes E=20.6x104MPa, v=0.285 och d*=1.170A. För bestämning av d . - s i n ip sambandet användes minsta kvadratmetoden.2 Mätvärdenas avvikelse från regressionslinjen anges av korrelationsfaktorn.

Linjeprofilens läge i 2Ö-skalan bestämdes genom stegvis avsökning av profiltoppen inom intervallet 80% av bak- grund - toppvärde och med en steglängri A 2 8 * 0 .5. Till de för LPA-faktorn korrigerade intensitetsvärdena an- passades en parabel för bestämning av profilens läge i

26-skalan och därmed av d... Noggrannheten i de beräknade spänningarna är ±15MPa. Mätningarna hänför sig till dan i moment 1.2 sist undersökta nivån 143 mm under ursprungs- ytan, nätriktningar och rnätpositionerna definieras i

figur 1 och i tabell 1.

Med hjälp av minst3 kvadratmetoden bestämdes regressions- linjen genom de fem d($i|;) -värdena som uppmätts vid vardera mätpositionen och mätriktningen. Noggrannheten i bestäm- ningen av d(ipiJ/)-sin iji sambandet ökar genom mätning vid ökat antal i|»-vinklar. Regressionslinjens lutning ger

2

Ad()J/)/As5.n ty, ett med AD i moment 1.2 ekvivalent uttryck för de båda q>-riktningarna. Resultaten återges i tabell 1.

1.4 Jämförelse mellan töjningsvärden bestämda med filmmetoden och diffraktometermetoden

Vid film-metoden, moment 1.2, beräknades töjningen, ut- tryckt som AD=(D.5-D ) , ur mätningar av Debye-Scherrer könens diameter på avståndet 82 mm från toppen vid i|; = 3 och ip = 45°.

Vid dif fraktometer-metoden utnyttjades fem olika 4>-vinklar i intervallet 0-60 för bestämning av regressionslinjens

2 2

lutning, Ad(i|>)/ sin tf», i det linjära d(4»)-sin 41 -sambandet, Ekvationerna (7) och (9) i bilaga 1 ger sambandet mellan AD och dA(i|; = 0 och 45°)

K-AD = . — . Ad x

där

K =

1 + V 2'S-tanO-sin²e

\ antages konstant inom det aktuella vinkel-intervallet (11) och bestämdes experimentellt till 13.5 HPa/mm

(moment 1.2 oc'.: bilaga 3 ) . Faktorn 2£/dx( 1 »vHhar. med hjälp av värden från hållfasthetsläran, beräknats till 13.7 x 10⁴f1Pa/A - 13.7x10^{1 1} PlPa/men.

Sambandet mellan AD och Ad kan då enligt akv.(ii) och ovannämnda värden på faktorerna skrivas

AD

11

13.5 Ad « 2.0x1011'Ad

där Ad utryckes i mm. Värdena 2.0x10 *Ad har beräknats

.11

I stort överensstämmer vorden. Den kraftiga spridningen mellan de enskilda AD-varden hänger samman med de i bilaga

1 omnämnda experimentella svårigheterna vid användning av film-metoden.

1.5 Slutsatser av jämförelsen mellan egenspånningsmätning med film-och diffraktometarmetoden

I bilaga 1 redovisas för- och nackdelarna vid film- eller kamerametjden och diffrcktometermetoden. Härav framgår att båda metoderna fordrar samma stabilitetsförhållanden i det instrumentella utförandet. Vid filmnetoden sker

reflektionen av röntgenstrålen från en mycket liten yta på provkroppen. Små avvikelser i ytan som i sig medför att den belysta ytans normal bildar en vinkel till den ursprungliga ytans normal kan vid bestämningen av töj- ningen medföra stora avvikelser från det sanna värdet.

Detta torde sannolikt vara den huvudsakliga orsaken till den stora spridningen i de enskilda töjningsvärdet snarare än att de är orsakade av så stora, lokala töjningsvaria- tioner.

För att öka ^ggrannheten i töjningsvärdena bör man sannolikt mäta i ett antal punkter inom en viss radie cch sedan bilda medelvärdet av dessa mätningar. Detta tillvägagångssätt skulle emellertid medföra avsevärd ökad tidsåtgång för spänningsmätningarna med film- metoden .

Vid diffraktometermetoden belyses normalt en betydligt större yta. Detta innebär att effekten av små, lokala defekter i ytan kommer att neutralisera varandra. In- formationen från den större, belysta ytan vid diffrakto- metermetoden motsvaras i princip av flera mätningar inom samma yta med film-metoden.

Vid filmmetoden åtgår tid för registreringen på filmen, framkallning, bestämning av intensitetsfördelning med hjälp av en mikrofotodensitometer varefter den slutliga utvärderingen av töjningarna kan ske.

v'id diffraktometermetoden registreras den reflekterade intensiteten med exempelvis en scintillationsdetektor genom stegvis avsökning av profiltoppen. Detta kan under vissa förhållanden ske automatiskt liksom ändringen av i|;-vinklarna. Noggrannheten i bestämningen av töjningarna beror av antalet ty-vinklar och kan, vid diffraktometer- metoden, drivas mycket högt.

Sammanfattningsvis kan sägas att diffraktometermetoden torde vara mer tidsbesparande och framför allt noggrannare än filmmetoden. Med hänsyn till att det idag finns portable diffraktometrar, avsedda för spänningsmätning på större objekt, bör restspänningsmätning fortsättningsvis bedrivas enligt diffraktometermetoden.

2. BERÄKNING AV EGENSPÄNNINGAR UR DIFFRAKTORFIETER-DATA

Med hjälp av regressionslinjens lutning hos de i moment 1.3 bestämda d-sin ty sambanden beräknades spänningarna i2 enlighet med ekv.[9) i bilaga 1. Resultaten återges i tabell 2 och 3. I figur 3 har egenspänningarna avsatts som funktion av avståndet från svetsens mittlinje.

För spänningarna i dei med svetsen parallella riktningen erhölls kraftiga dragspänningar i själva svetsen. Dessa dragspänningar balanseras delvis av tryckspänningar i den värmepåverkade zonen.

I svetsens tvärriktning föreligger höga tryckspänningar i själva svetsen. Dessa avtar med avståndet från svetsen.

Värden utefter linje A (tabell 21 tycks vara något för- skjutna mot tryckspänningssidan jämfört med motsvarande data utefter linje B.

De maximala spänningarna i svetsen är av storleksordningen

±140 MPa. Spänningarna avtar inom den värmepåverkade

zonen och uppnår ett för grundmaterialet stabilt järnvikts- värde 75-100 mm från svetsen.

BESTÄMNING AV LINJEBREDDEN

Breddningen hos den reflekterade röntgenstrålens profil beror av mikrospänningar orsakade exempelvis av krymp- effekter vid svetsning eller mikrostrukturella föränd- ringar under uppvärmning- och släckningsförfarandet.

Som mått på linjebreddningen användes uttrycket LB = ij^j—¥ (bilaga 2 ) .

A29 är steglängden i 29-riktningen vid avsökningen av den reflekterade röntgenprofilen. I är de för LPA-faktorn korrigerade intensiteterna, där Iy är profilens toppvärde och I,, och I_ intensiteterna på vardera sidan om toppen och på avståndet A29.

LB har i sin tur relaterats till halvvärdesbrRdden genom jämförande studier vid ett antal kritiska punkter. Halv- värdesbredden definieras som profilens bredd i 26-skalan på halva avståndet mellan den reflekterade röntgenstrålens bakgrundsintensitet och maximala toppintensitet. Resultaten återges i tabell 4 och figur 4.

Figur 4 visar att det råder ett linjärt samband mellan

LB-värdena och halvvärdesbredden inom det undersökta om-

rådet. Sambandet ger halvvärdesbredden = 2 . 65 + 5 *1 0 - L B ^

I figur 5 har i_B avsatts som funktion av avståndet från

svetsen. I själva svetsen är LB relativt hög vilket

till större delen torde orsakas av mikrospänningar. LB

minskar snabbt med avståndet från svetsen och uppnår ett

för grundmassan stabilt värde c:a 30-40 mm från svetsen.

4 SAMMANFATTNING AV FÖRSÖKSOATA

En sammanfattning av resultaten i moment 2 visar att strängsvetsningen leder till dragspänningar i riktning längs svetsen och till tryckspänningar tvärs svetsen. De högsta drag- och tryckspänningarna (c:a ±140 MPa) er- hålles i själva svetsen. Spänningarna avtar inom den värmepåverkade zonen (HAZ) och har på ett avstånd på 75-100 mm antagit ett för grundmassan stabilt jämvikts- värde, d.v.s. materialet är praktiskt taget spännings- fritt.

De mikrostrukturella förändringarna inklusive mikro- spänningarna, återspeglade i röntgenprofilens breddning

(moment 3),är i huvudsak kopplade till själva svetsen.

ERKÄNNANDE

Statens Kärnkraftsinspektion har finansierat detta arbete. Undersökningen har tillkommit på initiativ av G.Östberg (LuTH). K.Gott (Studsvik Energiteknik AB) har tillhandahållit provmaterial och undersökningsresultat från de tidigare utförda egenspänningsmätningarna med hjälp av filmmetoden. R.Sandström har genom diskussioner under arbetets gång bidragit till dess genomförande.

REFERENSER 1

10,

11

12,

STERNER, H., Bestämning av svetssgenspanningarna i ett mindre prov av tryckkärlsstålet A 533 B, Studsvik Energiteknik, rapport AE-MF-403 (1973).

LILJESTRAND, L-G., LINDKVIST, G och STERNER, H., Röntgenmätning av egenspänningarnas fördelning efter flersträngsvetsning,

Studsvik Energiteknik, rapport AP-MF-470 (1974).

STERNER, H., LINDKVIST, G., Kalibrering av röntgen- utrustningen för spänningsmätning,

Studsvik Energiteknik, rapport AE-MF-425 (1974).

STERNER, H och LINDKVIST, G., Svetsegenspanningar, förundersökningar och lägesrapport,

Studsvik Energiteknik, rapport AE-MF-507 (1974).

GOTT, K.E och LINDKVIST, G., Residual stresses in a weldment of pressure vRssel steel,

Studsvik Energiteknik, rapport AE-MS-139 (1977).

GOTT, K.E., Residual stresses in a weldment of pressure vessel steel, Welding Institut, conf.

Residual Stresses in Welded Construction and Their Effects, London 15-17 nov. 1977, paper 34.

BROBERG, E and ATTERMO, R., A miniature Tensile- Testing Machine for Deformation During Microscopic Observation,

Jernkont.Ann. 152 (1968) 525-526.

KORHONEN, M.A and LINDROOS, V.K., An Improved X-ray Camera Method for Measuring Residual Stresses,

Especially Used for Cases of Diffuse Diffraction Lines, Scand.J.Metallurgy 2 (1973) 100-104.

CULLITY, B.D., Elements of X-ray Diffraction, Addison-Wesley Publ. Co (1967).

JOHANSSON, P., The determination of residual stresses in thick welded sections utilizing X-rays and layer removal techniques, Part 1. Theory for reconstruction of original stress state, Rapport hållfasthetslära, KTH (1977).

BENNET, J.A. and VACHER, H.C., Calibration of X-ray measurement of strain.

J.Res.National Bureau of Standards 40 (1946) 285-293.

ALPSTEN, G. och SPIEGELBERG, P., Mätning av egen- spänningar med röntgendiffraktion,

Jernkont.Ann. 151 (1967):1.

Tabell 1. Differensen A d = ( d4 5d ) mellan gitter- planavstånden vid $=0 och ip = 45 .

The difference åd=[6^-d ) between the interplanar spacings at $-0 and 4> = 45 .

Avstånd från svetsnitt

(mm)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

6 0

d=(d -d 45°

JL svets

no

) -

7

0

c' A

fl svets

MO

) -

76 50 100 109

• b4 200 277

• 409 518

• 540 506

• 375

277

25

Tabell 2 Restspanningar i oiika punkter längs linje A (definierad i fig.1).

Residual stresses at different points along the line A (defined in fig.1).

Ytterkant

Svetskant Svetsmitt

Avstånd mm

-210 -175 -125 - 75 - 50 - 37 - 26 - 12

0

Restspanni

- - 17 - 21 - 44 - 41 - 36 - 30 - 53 -108

ngar

°L

-

-29 -23 -48 -60 -77 -42

•59 + 3 8

1

Tebell 3 Restspänningar i olika punkter längs linje B (definierad i fig.1).

Residual stresses at different points along the line B (defined in fig.1).

Avstånd mm

Ytterkant - 210 - 151 - 121 - 93 - 69 - 43 - 24 - 17 Gvetskant - 12 B Svetsmitt 0

• 6

Svetskant + 12

• 19 + 29

Restspänning (HPa) Tvärs

a T - -2 -4 0 -7 -18 -25 -94 -120 -74 -91 -84 -136 -92 -23

Korrela- tionsfakt.

- 0.920 0.903 0.950 0.920 0.985 0.995 0.998 0.999 0.995 0.999 0.998 0.999 0.996 0.958

Längs a

L - -21 -14 -28 -30

•23

• 55

•76

• 1 1 2

• 1 4 2

• 1 4 8

• 1 3 9

• 1 0 3

• 7 6

-7

Korrela- tionsfaktor

0.977

0.952

0.998

0.980

0.969

0.989

0.997

0.997

1.000

0.999

0.999

0.998

0.991

0.916

Tabell 4 Linjebredden i olika punkter längs linje B (definierad i fig.1).

The line width at different points along the line B (defined in fig.1).

Halvvärdesbredd = 2.85 • 5-1O5LB (29)°

(Half line width)

f

i

i

Ytterkant

Svetskant

Svetsmitt

Svetskant

Avstånd mm

-210 -151 -121 - 69 - 43 - 24 - 17 - 12 - 6 0

• 6

• 12

• 19

• 29

Tvärs 541x10"7

54E

562 542 559 592 61S 1093 961 825 871 1154 651 592

Linje

2 1 3 Längs 583x10"

587 552 552 523 565 621 1150 957 857 855 1153 681 595

breddning

7

Halvvärdesbredd

°2.e (Längs)

3.39

3.38

3.44

4.04

3.69

3.97

3.57

Fig.1 Definition av mätpositioner och mätriktningar vid bestämning av egenspänningar i svetsförband. (mät- avstånd från svetsmitt utefter linjerna A och B återfinns i tabllerna 1-4).

Definition of the measuring positions ^nd the

measuring dir^khions by residual stress measurements

in weldment. (The position of the distance from the

centre of th- weldment along the lines A and B are

shown in tables 1-4).

Fig.2 3ämförelse mellan AD-värden (=differensen mellan Debye-ringens diametrar vid i(i = O och ^ = 45 ) bestämda med filmmetoden och motsvarande Ad-värden t=diffe- rensen mellan gitterplanavstånden vid i^ = 0 och ^ = 45°

beräknade ur det linjära d-sin i|> sambandet). Mät- ningarna utförda på ett svetsförband.

Comparison between AD-values (=difference between the diameters of the Debye-ring at 4>=>0 and i^ = 45°) obtained by the filmmethod and comparable Åd-values

(= the difference between the interplanar spacing at

<|/=0 and tp = 45° calculated from the linear d - s i n ^ plot) The measurements were carried out in a W G

c

5-

IOO

-IOO

o II sv*is

'2OO -100

(Ois+enc*.

o mm

sisgfxm'

Fig.3 Fördelningen av egenspänningarna utefter linje B (definierad i fig.4) i ett sva^-^förband.

The distribution of the residual stress along the line Bfdefined in fig.4) in a weldment.

•*i 2O-/S

u

N

/o-/os

4

Ha/v v of rdes bre.d<f

r 2.85- • 5'/O

Fig.4 Röntgenprofilens linjebredd

LB = (4A29)/(2I2-I1-I3) som funktion av profilens halvvärdesbredd.

The line width of the X-ray profils

LB = (4&2e)/(2I2-I1-I3) vs. the half line width of the profile.

^ to to

v*

n

e ti svcfs

• i . svet

ATo

- 2 0 O

-/oo

Avs/ont/

J/h*

Fig.5 Röntgsnprofilens linjsbredci i olika punkter ut-

eftar linje Bfdefinierad i fig.4) i ett svatsfSrband.

The X-ray halfline width at different points along the line B (defined in fig.4} in n weldrr.snt.

Bilaga 1

Bestämning av egenspänningar i metalliska material

1. översikt av sambandet töjning-spänning

2. Töjningsmätning med röntgendirfraktion a) Film- eller kamerametoden

b) Diffraktometermetoden

3. Jämförelse mellan film- och diffraktometer- metoderna .

1. ÖVERSIKT AV SAMBANDET TÖJNING-SPÄNNING

Plastisk deformation av en metall till följd av värme- påverkan eller yttre mekanisk belastning leder, liksom elastisk och eventuell plastisk deformation vid en fas- omvandling, till kvarstående elastiska töjningar. Genom att mäta dessa töjningar, t.ex. som förändringar i

gitt^rplansavstånden, d, kan man med hjälp av Hooke's lag bestämma restspänningstillståndet.

Genom ett tunt ytskikt vid ytan (<20 pm) antar man att det råder ett plant spänningstillstånd, d.v.s. normal- spänningar parallellt ytnormalen är lika med noll ( 1 ) . Två huvudspänningar ligger således i ytans plan. Med beteckningar enligt fig.1 erhålles för ett isotropt

material följande relation mellan normaltöjningen,t. . , spänningen, 0,, och vinkeln ty:

1

v

o,sm v

E <p o. .

-J (1) där v är Poisson's konstanit och E elasticitetsmodulen.

Vinkeln 4> är mätriktningen relativt en förutbestämd rikt- ning (exempelvis en huvudspånningsriktning ) och ty

vinkeln mellan normalerna till provyta och ett förutbe- stämt gitterplan.

Differentiering av e k v . M ) med avseende på sin i|> ger den enskilda spänningen

2)

och ^=0 summaspänningen

sr - _ » £

v <$>ty

(3)

r

Det finns principiellt två olika metoder för bestämning av töjningarna, de förstörande och de icke förstörande metoderna. I första fallet avlastar man en referensyta genom avverkning av omkringliggande material. Det har emellertid visat sig att själva referensytan påverkas under bearbetningen och att metoden därför i dessa fall inte ger den sanna spänningen. Av de icke förstörande metoderna, röntgen-, magnetiska- och ultraljudmetoderna, är mätning av töjningarna med hjälp av röntgendiffrak- tion den mest tillförlitliga och därför den mest använda metoden.

En röntgenstråle av lämplig våglängd \ och en infall- vinkel , 6, som uppfyller Braggs lag

2d($4»)sin 9 = A (4)

ger, för ett polykristallint, isotropt material, upphov till en röntgenreflex (hkl) i form även Qebye-Scherrer kon, illustrerad i fig.2. d((J>i|O är avståndet mellan de

reflekterande gitterplanen. Vinkeln <j> är en förutbestämd mätriktning i provytans plan och \p vinkeln mellan norma-

lerna till provyta och reflekterande gitterplan. Strål- gång och vinklar definieras i fig.1. (hkl) är Laues indices. För ett material med kubisk gittersymmetri och gitterparametern a gäller sambandet

h2 • k2 * I2

5)

Sambandet mellan gitterplanavståndet d(<f>(J;) och Debye- Scherrer könens toppvinkel framgår av ekv.(4) och (5).

Toppvinkeln kan bestämmas antingen med hjälp av en foto- grafisk film eller med en diffraktormeter.

2 Töjningsmätning med hjäp av röntgendiffraKtion

a) Film- eller kamerametoden

Film-eller kamerametoden går i korthet ut på a:;t bestämma Debye-Scherrer könens diameter genom att föra in en

fotografisk film framför könen på ett visst avstånd från den belysta provytan. Metoden är schematiskt återgiven i fig.3. Diametern D hos könen i skärningsplanet bestsns vid ett antal olika ^-vinklar.

Korhonen och Lindroos (1) har visat att man med god

approximation kan relatera ändringen i D till motsvarande spänningar genom uttrycket

Q IV ti 6)

3 s m ty

Uttrycket är ekvivalent med uttrycket i ekv. (2).

Konstanten K är lika med (cos²26]/(4*S•tan9(sin²6-ccs²eccs²6)) de1^ vinkeln 3 är relaterad till vinklarna ty och 6 gsnom

eambandet cos\b= (costysin6 + sin(|> cosöcosB). Vid den av Korhonen och Lindroos utvecklade metoden definieras 8=^/2 vilket ger

2 2

K=(cos 6)/(4Stan6sin 9 ) . S är avståndet provyta-film och bestäms med hänsyn till filmens rörelse relativt den belyst^ ytan. S kan beräknas matematiskt eller bestämmas experimentellt med hjälp av ett spänningsfritt refersns- pulver. I ekv.(6) ingår elasticitetsmodulsn E och Pcisson's konstant v. Är dessa storheter inte kända måste de bastammas experimentell. Vanligen bestämmer man därvid hsla uttrycket K*E/(1 +v)genom att generera kända spänningar i det aktuella materialet med hjälp av en yttre belastning. Dsnna kalib-

rering kommer då även att inkludera eventuella instrumentella fel.

Vid film-metoden bestämmer man Debye-Scherrer könens diameter D på avståndet S från provytan av praktiska och tidsmässiga skäl normlat endast vid vinklarna ty=0 och ty =45°. Diameterdifferensen AD=(D(ty = 45°)-D(ty=0)) relateras då till motsvarande spänningar genom uttrycket

E cos229 AD

'•

A s i n ty

(7)

b) Diffraktometermetoden

Vid diffraktometer-metoden bestämmer man Debye-Scherrer könens diameter på avståndet S från könens topp genom att mäta den reflekterade röntgenstrålens intensitet i 26-riktningen, d.v.s. i könens radiella riktning med hjälp av exempelvis en scintillations-detektor. Den upp- mätta vinkeln 20 vid intensitetsmaximum ger enligt Bragg- relationen, ekv.(4), det aktuella gitterplanavståndet

Töjningen e,. i ekv.(1) är ekvivalent med skillnaden i avstånd vid belastat, d . , respektive obelastat tillstånd,

x ^

d , mellan gitterplan av en bestämd typ (hkl), vilkas

normalriktning sammanfaller med riktningen för e,., d.v.s.

-<pty (B)

Insatt i ekv.(2) och (3) fås sambandet mellan spänning och gitterplanavstånden d.

E

1+v 3sin

(9)

respektive

(10)

3 Jämförelse mellan film- och diffraktometer- metoderna

Båda metoderna baseras på en bestämning av Debye-Scherrer könens diameter på avståndet S från den infallande rönt- genstrålens reflektionspunkt på provytan. Den reflekterade strålen kommer emellertid att breddas, dels till följd av bidrag från gitterplan som nästan uppfyller Braggs lag, enligt ekv.(4), dels till följd av mikrospänningar som kommer att inverka på töjnings-spännings relationen enligt ekv.(1).

Den reflekterade röntgenstrålens intensitet påverkas av flera vinkelberoende faktorer (2). De primärt registrerade värdena måste därför korrigeras msd den s.k. LPA-faktorn

(bilaga 2) före lägesbestämning av intensitetsmaximum i 28-skalan och därmnd bestämning av gitterplanavståndet

Vid film-metoden bestäms de primära intensiteterna i radiell led med hjälp av en mikrofotodensitometer. Efter korrigering med LPA-faktorn kan den sanna ringdiametern bestämmas.

Vid diffraktometer-metoden registreras intensiteterna inom det aktuella 28-området. Dessa korrigeras sedan med LPA-faktorn (bilaga 2 ) .

Läget av intensitetsmaximum kan till följd av breddningen vara ganska svår att fixera. Flera olika mstoder har ut- vecklats för lägesbestämningen, ex. genom bestämning av tyngdpunkten hos profilen eller genom anpassning av pro- filen till en Gauss-funktion. I båda fallen blir osäker- heten stor till följd av inverkan från bakgrund och från närliggande reflexer. En redje och mest använd metod är att anpassa en parabel till profilens övre del med hjälp

r

av tre eller fem punkter. Parabelns vertex ger därvid läget av profilen. I praktiken visar det sig att en be- räkning med hjälp av fem punkter mycket sällan ger scörre noggrannhet än den som fås av tre punkter. Av större betydelsp- är att den mellersta punkten kommer så nära läget för intensitetsmaximum som möjligt (bilaga 2)

Den sistnämnda utvärderingsmetoden bör även vara til- lämpbar för de korrigerade intensitetsvärdena i samband med film-metoden.

Metodernas för- och nackdelar har diskuterats under

årens lopp. Allmänt anses registreringen av primärintensi- teterna kunna göras betydligt noggrannare och även

distinktare med avseende på läget i 26-skalan med diffrakto- meter än vad man kan uppnå med fotografisk registrering.

I senare fallet sker en sekundärspridning i den fotokäns- liga filmen av de reflekterade röntgenstrålarna. Denna sekundärspridning kan innebära svårigheter att bestämma den verkliga intensitetsfördelningen i 29-riktningen.

Tidigare hade man endast tillgång till stationära

diffraktometrar, främst på grund av att rörelsemaknismen för detektorhållaren var kraftigt dimensionerad för att uppnå tillräcklig stabilitet. Det kan synas naturligt att man under sådana förhållanden försökte utveckla kameratekniken, eftersom man då ansåg att den skulle kunna göras mer lämplig för mätning på större objekt och även möjlig azt transportera ut på "fältet".

En närmare analys av stabilitetsproblemen visar att båda metoderna fordrar samma stabilitet för att erhålla lik- värd noggrannhet vid lägesbestämning av röntgenprofilen.

Under senare år har man konstruerat portabla röntgen- diffraktometrar, speciellt avsedda för restspänningsmät- ning på större objekt.

Vid film-metoden belyser man endast an mycket liten del av provytan. Normalen till denna yta utgör referens för bestämning av ^-vinklarna vid bestämning av töjningen i materialet. En defekt i den belysta ytan, antingen i ur- sprungsytan eller orsakad av en felaktig polering, så att normalen till denna bildar en viss vinkel med

normalen till omkringliggande ytan, kan medföra att den med hjälp av ekv.(7) beräknade spänningen avviksr från det sanna värdet.

Vid diffraktometer-metoden belyser man normalt en be- tydligt större yta och kan då räkna med act effekterna av eventuella små defekter tar ut varandra.

En sammanfattning av för- och nackdelarna med de båda metoderna blir följande:

a) Båda metoderna fordrar samma stabilitet hos ström- försörjningsdelen till röntgenröret och därmed i princip samma utförande på generatoraggregatet.

b) Film-metoden fordrar ingen strömförsörjning på detektorsidan men fordrar möjlighet till framkall- ning av filmen.

Vid diffraktometer-metoden fordrar detektorn (ex.

scintillations-detektor) samma stabilitet som rönt- genröret. Försörjningen kan alltså ske via en gemen- sam strömgenerator.

c) Vid film-metoden skall filmen först framkallas och därefter skall intensitetsfördelningen bestämmas med hjälp av en mikrofotodensitometar. Vid diffraktometer- metoden registreras primärintensit°terna med avseende på 29-skulan direkt vilket innebär tidsbesparing.

d) Film-metoden är betydligt känsligare för mindre

defekter i den belysta ytan än diffraktometermetoden.

REFERENSER

1. K.ORHONEN» M.A. and LINDR003, V.K., An Improved

X-ray Camera Method for Measuring Residual Stresses, Especially Used for Cases of Diffuse Diffraction Lines,

Scan.J.Metallurgy 2 (1973) 100-104.

2. CULLITY, B.D.. Elements of X-rav Diffraction, Addison-Wesley Publ. Co (1967).

•si

///7777/Grr7////////

Spännings-töjnings ellicsciden.

Ellipsoids of stress and strain. The diffracting plane normal along which f ,^r is measured bisects Ihc angle between the incident and dif- fracted X-ray beams.

T'" frru

\

of XMlj rrt!rrt">rt t'<r *i stitftrhh/ <>n*i'htl rri'sttu ijrtntt ">

n tnnarnt uuf t>\f'Ut j-rntf bnttii*. limyy '//"/fr U, !>t"t

V I • [ • ' » •

F i g . 1

"1

iriridt'itT i »0:1111

•nti-is J» J 1WI tfof- in

. 2» = "I

XLIIZO IT

Fig.2 Schematisk skiss av Debye-Scherrar könen som uppkommer vid diffraktion av en infallande röntgenstråle (2 ) .

Schematic illustration of the Debye-Scherrer cone obtained by the diffraction of an incident X-ray beam (2).

(o)

Mm

(b)

specimen

Fig.3 Schematisk skiss av strålgången vid film- eller kamerametoden (1).

Schematic illustration of the X-ray by the film- or cameramethod (1).

r

Anpassning av en parabel till tre givna punkter

Linjeprofilens övre del kan approximativt beskrivas med hjälp av en parabel, vars vertex gsr linjens läge enligt fig. 1-. Anpassningen av en parabel underlättas om mät- punkterna väljs med ett konstant intervall, A20 = c, i 20-skalan. Erfarenheterna visar även att bästa resultaten uppnås om mellersta punkten efter korrektioner av intensi- teterna faller så nära profilens toppläge som möjligt.

Den allmänna ekvationen för en parabel kan skrivas

Cy - a ) = k(x - b)' (1)

där konstanterna a och b är koordinaterna för parabelns vertex. Parabeln är entydigt bestämd genom tre från var- andra skilda punkter, (y,.,x-c), (y-.x) och (y-,x+c). In- sattes dessa i ekv.CI) fås tre av varandra oberoende ekvationer

(y.j-a) - k ( x - c - b )2 = k(x-b)2 • kc(2b-2x+c) (y²-a) = k ( x - b )²

(y³-a) = M x + c - b )² = k(x-b)² • kc(-2b + 2x+c)

(2) 13) (4) Ekvationerna (2) och (3) respektive (3) och (4) ger

C y2 "^Y1

= - kc(-2b*2x+c)

(5)

(6)

De båda sista ekvationerna ger efter förenkling kocrdi- naten, b, för parabelns vertex

(2b-2x+c) (-2b*2x+c)

2

" y

2y2 - (7)

Betecknas läget för linjeprofilens maximum-intensitet med 29 = b; läget för mellersta punkten 2e = x; inter-

P ^

vallet mellan punkterna &29 = c och de korrigerade intensiteterna med I = y kan ekv. (7) skrivas

26 = 29 • pk

A 29

2 I

Fig1 BBstämning av en parabels vertex ur tre givna punkter

Vid förekomst av mikrospänningar leder detta till en bredd- ning av linjeprofilen och därmed till en ökning av parabelns krökningsradie. Denna senare kan därför användas som mått på linjebreddningen LB genom uttrycket

LB =

Faktorer som påverkar intensitfiterna

Den reflekterande röntgenstrålens intensitet påverkas av flera vinkelberoende faktorer , varför rrinärdata måste korrigeras före lägesbestämningen av profilen. Dessa faktorer sammanfattas vanligen genom uttrycket _?A-faktorn som innefattar Lorentz-, Polaristaions- och Atsspticns- faktörerna.

Lorentz-faktorn beror av olika geometriska förhållanden i materialet. En härledning av de olika faktorerna visar att den reflekterade strålens intensitet är proportionell mot

1/sin 9 (betecknas L-faktor) vid stationär mätr.ing.

Vidare är den infallande röntgenstrålen opolariserad vilket medför att den reflekterade strålen sprids i alla riktningar.

Den mot detektorn inkommande strålens intensitet komnsr att bero på primärstrålens infallsriktning och av rsfiektions- vinkeln. En härledning av röntgenstrålens ensrgifördelning visar att den detekterade strålens intensitet ar proportio-

2

nell mot (1+cos 28} /beteckas P-faktor/.

Slutligen kommer den infallande strålen att delvis absorberas av provmaterialet. Enligt härledning nedan är den reflekterade strålens intensitet proportionell mot (1 - tg^c-t 8) /betecknas A-faktor/, dvs. bero både av 6- och ijcvinkeln.

Den relativa, integrerade intensiteten hos en reflekterad röntgenstråle beror av materialkonstanter och provfcrm.

Fig. 2 vissr schematiskt förhållandet vid en elan provfor-.

Den infallande strålen, som förenklat antas ha =n tvär- snittsarea lika med 1, bildar vinkeln a nsd prrvytan.

Strålen reflekteras under vinkeln g rnot en prevvolyn nsd längden 1, bredden 1 och tjockleken dx på djupet x under provyta n. Till följd av absorption i materiai = t komner den infallande strålens energi, I , att minska enligt uttrycket l e ** , där JJ är materialets linjära absorp tionskenstant och AB våglängden. Betecknar k produkten av volynan-slen materia n=d

lämplig orientering och verkningsgraden hos detta material vid reflexion, kan den från volymen ldx reflekterade energin skrivas kl e dx. Den ref- lekterade strålens energi minskar sedan på motsvarande sätt vid passagen ( B O och dess energi, dl, vid utträdet ur provet kan därför skrivas

HT = k T P ^v n D J p ^a^ '

Enligt fig. 2 är 1 = 1/sin a; (AB) = x/sin a och (BC)

= x/sin 3» som insatta i uttrycket ovan ger

.^T n r / • •> -yxd/sin ct+ 1/sin B) . dl = (kl / s m a)e dx

o

Betecknas (1/sin a + 1/sin 8) = D fås dl = (kl /sin a)e dx-riv

o

Den inom djupet x under provytan reflekterade energin,

V ^blir

/

* -riv

e u xd x = (kIQ/sin CL)' -Ox x = 0

(1/DH1 - e

)

Den totalt reflekterade energin, IT, för x = °° blir

IT = (kl /sin a)(1/D) T o

Vid spänningsmätning med rontgendiffraktion användes vanligen vinkelbetnckningarna Q och 'y1 enligt fig. 2 . Sambandet mellan dessa vinklar och et respektive g är n = (9 + iH och 8 = (0 - ij>) , som efter insättning i ut-

trycket ovan ger

IT = IQ/(k/2pHi - tgi^cot 9)

där (k/2y)(1 - tgt</cot 8) är den allmänt använda absorp- tionsfaktorn.

Fig» 2 Sambandet mellan en röntgenstråles infallsvinkel 0(, , reflexionsvinkel och vinklarna Ui och 29.

En sammanfattning av ovan nämnda (LPA)-faktörer visar att

konstant •

sin 8 . 2

LPA ^(1*cos

28)(1-tg^cot9)

* -I

där I är den korrigerade intensiteten,

Bilaga 3

Rapporterade data rörande konstanten K i uttrycket o=K'AD.

Den ursprungliga kalibreringen utfördes genom att belasta en dragprovstav till olika spänningsnivåer (1,2). Debye- Scherrer könens ringdiameter på avståndet 82 mm från

toppen bestämdes vid vinklarna t^ = 0 och ij/ = 4 5o. Med hjälp av de pålagda kända spänningarna och AD=(D.r-D ) beräk- nades K. (ref 1 ) .

Ref.3 Grundmassa

Värmepåverkad zon Smältzonen

13.3 ± 0.4 12.9 ± 0.9 12.6 ± 1.1

Kp/mrrT

Ref.4 anger värdet på K till 14 Kp/mm 2

Ref.5 och 6 anger värdet 1.35 "J/m

I ett brev 1974-09-25 till K.Marklund, KTH, anger H. Sterner faktorn till 1.38 utan angivande av sort.

3 I ref.1 har man experimentellt tagit fram K = 13.8 Kp/mm motsvarande 135 MPa/mm. De uppmätta AD-värden är av stor-

leksordningen 0 till ±30 mm vilket alltså skulle ge spänningen från 0 till 4000 MPa. Motsvarande data från diffraktometer-bestämningarna är 0 till

400 MPa. Det förefaller rimligt att anta att ovanstående faktor bör vara 1.38 Kp/mm = 13.5 HPa/mm.

K-värdet 14 Kp/mm i referens 3 är sannolikt en avrund- ning av värdet 13.8 Kp/mm .

I ref. 4 och 5 anges sorten till N/m 3

Här avser man sannolikt N/m

vilket skulle leda till helt orimliga spänningsvärden.

Bilaga 3

Med hänsyn till resultaten har vi ansett att K = 1.38 Kp/mm3 = 13.5 MPa/mm förefaller vara ett rimligt värde på K-faktorn.

REFERENSER

1. STERNER, H., LINDKVIST, G., Kalibrering av röntgen- utrustningen för spänningsmätning,

Studsvik Energiteknik, rapport AE-MF-425 (1974).

2. BROBERG, E and ATTERMO, R., A miniature Tensile- Testing Machine for Deformation During Microscopie Observation,

Jernkont.Ann. 152 (1968) 525-526.

3. STERNER, H och LINDKVIST, G., Svetsegenspänningar, förundersökningar och lägesrapport,

Studsvik Energiteknik, rapport AE-MF-SO? (1974).

4. GOTT, K.E och LINDKVIST, G., Residual stresses in a weldment of pressure vessel steel,

Studsvik Energiteknik, rapport AE-MS-139 (1977).

5. GOTT, K.E., Residual stresses in a weldment of pressure vessel steel. Welding Institut, conf.

Resiaual Stresses in Welded Construction and Their Effects, London 15-17 nov. 1977, paper 34.

V-'.'.M.1 •. '' M,:,!':,! i 1 i he

;el tti.-n ' v : u . en l-emi. l-ih!\ len-ile

pinpeltl'.'- .: tul p.lltkk -[[UelUle nl

/,,,*_'.'.',.,. I /Vu'.i'- A'l .'!:(!!.;. 7 '.' ;.'...;..,.• / U 1'i.i.lin-iiim .mil

! M .'I uletenee in.•tonal- l'mee e- l i n - - •i! ' I K I n k n i . r i m i a l S\mpn-i uir. hekl , i ! ;IK- HuiKlo--.in-t.ih lur Mateiialpiutiin.: I H \ M | . \ o \ e i u K i

"'"'i

\ / » i , ; - . " . " > ; . A I W i . V ; , n. I! I - e (> | .ut". .iiKxd ^uil.uc . i n . i l w - in metal- kn^K.il [\--e.ii\h in NueJi-n

; . - , . : . ; N I \pciiiiK-nt.ii -et-up im - i n u i l . i ! i " i i • • ! llu-rm.i! t.ilinui.- »I a - i i i u i i l ^ i e.trNiie !.>ol- in n u u l i i n u i i ; (ii.nl'.i.i'e pi.'^-e!

/,(.->•,-,»,•,•,• /,' t Kilmnl S Hi-r/t1-

k-'rV / ^.mhi.K-dim.i-c'.HKl V , . u .-.n.il'.-i- in -,.,11111.1- ek-^r.Mi mu-ro'- - . .'pe !.'i •iiliMii.itK- i m i l t i . .ar.mn.-toi

>lut i-!eri.'..t...n i>l n.Mi-motal'u. in- ..In-..,n- I'apor p i o - o n t o d a i llio ' m l lii.oinaiu.nal ( . » H C I V I K V on ( lo.m StoJ in Hal.il.Mitut-.-vl. l l n n - . i K I,,-

h, ,M t|l K V I K, n

. - . n -l. nPr .r ir , K -

, , , p , r , K - !.., unip.r-rok.l and

.iiu! , - i T : - Maton.i - SOIOIKC am I [|.i!ie. - i i i . 4 ' ,l i- j t _ _1 J ^4_

S" ! l 1' ' " "•' ,-'i.;o'. •'; / I ho , . . i n ' ' i . u . l inllneiKe . . ! i ^ r - . - l . i l h / a -

•.•on ,,n,! i . v w n . mi - ! i o - - ! i . n n

^ ' \ - ' ; ' " ! l i !"l m l i m i ^ l " " " l' " " -

'<<••••»••" I D n t h e I m n a t h - n

' r k l l A : llamo .-mtinsi nt ha,,i, - . e d p i i t , In v.edi-h \ . ; | , , , d ,

";" "! l ! l"r i ,

' " • • ' " ' • ' " " / • ' • • ' • / ' " ' • ' - • . / I H e , t , - I

•"'•'• t " - i .a- i . . n - .wi I h - i n e e l i a i i K a ! p r , , p e . i i e - . i n , i . : n n o a l i r i i ; o h a i . n - ! e i i - - ( K , ..[ p,-«d-,-i a i i - T o n i : i , - - t a n i l e -

s U l k

v v' " ' • ' I ttoei . ' I h , M i i , . ! i e n i - a i i , , i ! l i o a i r i e a i i i K i n m i hi-t d n o t i l i t v a m ! t e n d e i K ' . : . ' « J i ! e i a e k i n i : in ( ii \ i a l l . , . . - \ , . t t . , r d i - l r i l n i i i . . n V , , , ; . , , , , , , \ I n l l u e m e ot I a t u . i t - m e n ' " i i m . i . h n i . i h i l i t v . A l i i e i a t m e - i n v e v I n S w e d i - h

C i n - i a n i h i i d f e ! 1 ' i s l s J I,if l a m - p t . i j i r m i n e h d e n t o t a l a \ e i k - a n i h e - i o i i ' . i d I M

l l " ! - " i , , i : \ Kwino.r (i I ho ii-o

••I el, , ! i , . n n i i e i i i p i i i l v in mateiial- loehmilom \ n e \ p e n m e n i . i l - t m h ,-n the n,MI . i i h i i u n o r ol the I e I i ( , \ - t e m ,: MUM", and I li»i°( In S«edl-li IK i l l ' - I lllal tep.-ll lffri.:>ii,n: s . H - - i " i i i n ( I ho u-e

" I ' - k - - : i " ! i miempinl-o m inatenal- k , h i i n l o .:\ D i - t i i l - i i t m n ol .illinniL' oiemeiit- ni . n m p o i i n d « e k i - D e l e i - min itrnt! .-I ,...ii-mi p m l i l e - i i u k i a i I n n i / e d m . i k i i a l In Suedi-h IK

( Ih.'i,!>,!••• H,a.m. I I I h e i m o t n e , l l . i i l k . i l l a t i - i i e a n d l l a i t l l t o nt i . i i l i i ile t n n l - ni i n t e i i i n t t e t i ! u i ' t n m I'.irt 1 O n the ' h e m m - m r . . h a n k . i l - L i t e n l i h e -i o l d i i i i n . . ' i n l i i i i i i t t . n l , i i t

l l n- '

/ . . ' . ' : / . ' ' " • ; . ' / li " l .l' i ' ( ' < l o o p p n - p i t ' l e - n t ' i k h te " i p o i . l t i l l e a l | n \ - in - m i n i a t e , ! -.1-1111-11-111111 i i . i - e - a n d , ai I n n i/i n,: e i i u i m m u n l V - t | , , , d i - I " '1" '1" "

lh,,in I! I m i — m i l - p e , ! m m , ! i i ,

• m i !1- - - ! -t - i i , I- w i t h a .-low ^ i - , , ho i ' • e ! m i | - l i i S \ u d i - h

< i l , " : f . I I , • • n , l , i . t > . / / , - , , , /

/ ' " " ' / ' S'.ll'a. . i k l i . i - i l l v. i i n l l t l i i m i - K , ,1-1 . t a i i i l - . - - - - t o o l

t,n>iti".t> I a n . , l i o n ,1 p i m v i t k - n l i o n t i l l l l i H i - K . a - i - t i el i l l S « e d i - l i

l-.r.

^ O\<T SUl.l-t |)lll)lllll il(ll l.l|>|)(Utt!

/ . • , • . • , : • • ; • , . / h i v e - u i M i i . ' i ! ••; ; I K H I - I r a n - \ l \ l l L ' \ i : ' ' M i! " ' • - "

h l t i . t t ! . . ; ! p t o t e — o ! e o p p e i a l i o \ - | r > i m i > * [ , . , >f l / ' l o n ' ^ ' t ' ^ / > / : ' . . . ' HIM \ \ \ \ I p, >W dot eninp.li.t- 111 iy,'»:. / K o k ol \ .m.uililll! :ll dual S i i . ,1 'i (n.id'aate proicet pha-e -ii.-i.-l- M.-t.il- l e . h n - ' • !

l u a h o i ; .M .. tlnu di-ehai-e l.iinp m |t,i:] l\ih,-iinn,\ \\ //i.-/;>:. / ' \ , m n - enms-itiation with .in eehelk -pe- pari-nn h e t w e m iifli.-i iiim.iti. • ! ! - .>!

11 • - r i;. -1 v i :. M -teel a n . i l \ - e - In Sw,'- tr.n.e element- m [ t' M > >.tll. -\ - an,!

>'ls!'- n k k e l l>a-e a i l , " . - wnh \ \ s :•> di

<''•'< ' ' • • ' - ' A'. A'n'.i'Te H H o t d'ie- toot armm-arimi ,if -,.)r,f -ampk -- .n ..

nl:iv ot i i k d m m - i t o n i l l i .iliiimniiiin -raphite tutn.iee .nul emi —mil -pe, a l i . n - In Suedi-h Not lot d i - t n ' m tioinetne.ilK « u l i ,I hi^h temper.;IHK-

I^{1 1}'" hoIr»\v •.•.tth<Kie Limp I K - l - ^ - " ' - .

k,nl^"r. / I \K iniluciKi.• ,>l -ti.nn | ) ' ~ I I | : i S w c U i - h

<•<'••• -md mMeh f: , -(' m e t i \ m i <\w | i . n : H,-.v.;;,.,,i /> «,;, ^ .,;„-... S / /. • t.niiihne—ot .i Icrntii.--t.nnk-—-leel ':„•«-,,./; ( , . liuin:. 'I A n i n w - ' » ^m-vli-h \ i M 1.': J i - i n l u i i i o n !iL:.iti,.;i . • ! ,i I X '-pl.i-ni.i m e.'ml'in.i

^ •'•'"• I . s:»:>l!'' '•<-<> I I K H ' . ' l u e i i M-.UI u i t h .in l e h e l U -pe-'r.Ti;eK-r i - •'t - i h o m .nul i i i l n ^ e n M I M I K - hm l.-i ~;eel .in.il\-i.-- l'!.'-;ie— Ki.p<T!

.!iKtilif> ..I t l K - l u d i - - p e c d - l e d - \ i ; I K 4 - > "<> .nut - l v ! - . . I ) ! " ; In . i r K l N P In V u - , l . - h N . - I l m d i - Suedi-li

'!i!-;iii.-n I N I ; - Hnditn,:. H . .l,,l:,i>:",'t! I, /•'.-•

•"•"'•••'••''' I ho n-o »I a hi-h tompo- ,'m. « \ . » anaK-i- uJumnio- l i

":' - 'K' h" " "s' - "h" ^ ' - " " r ' " ' '•"-• "-11 Import IM.-.-i "iv 1 I M In S'.u - , ! . ; . i ir,,n.,ih,n ,,| n:uo ok-nion;- m di-h

- ^ ' - t!Kkel-l<a-e a l l . ^ - . am! torr.>- I M U «„-, „ /; ( . / ) , ; „ „ •„„„ / . / / „ . . ; : . . . , l l , ' \ - m onii—inn -poelrmr.olr. A' \ n a k - i - .'i aiil^'iiio partv!-. - in

\ p p K M - p e e l i . - u . | H - U " s | , ; n ; tlio a:m,.-rhoto ,.( -tool«mk- I mai

U " ' o III!IIIOIK-OI>I 1-itin.o-ms; i m i l i l'.n- /),,;,/,/,.../,. / . \i/v,,./,. / S.j.,-»»-.- ,.n.i n,Million c«>ntoii! I>II niMi'-M-'K K IK oiiiunali'.ii .'I saio'iniiiK .i ,u K l i o, , , ,p n K.n l , ,u l p^.,,,,,.,,,..,, ,m r, , , ,n ,„ , , ,; c l ,K 4v...-•• I) = - h : , . ! , , ! , . „ „ , ,.u,,,d,um-m,,-,.-.,ll,.v,d In N^di-h

f [S[ . wl V( - „ „ „ / „ <, / • / *,,,•;-,-• I \

i . i ' * * " / . ' . ' - / . H » " , f / v I* i nvl pi ,'t -tudv •MK m m - :i"oim.ii la- ir.'.-kiiv.: in ei'iimetinii u n h h,'i u n i k - I I - I K o\ an an-!onitK -!ool a-,.-, T in.- . • ' 'ii tilt --pood -tool In S u o i i i - l i k-e.i u . i k i pipe- \ , , | i,-i . h - ! i i:n

\ • . . . . , - . , - ! . ' • , . , i l \ ! , , r - p o n - M - . „ , . ,

x, . , , , . , , / , , iK ..Hh.,.,,^- , , , : , „ . , „ „ , y,,,,,,,.;,.,.,, i / „ , „ , , • • / / -alpmn ,,-nu-n: , . . , [ho i i a n - v o r - , l.:,;.:h, „•. I I l,o-m,Mi,.-, h.,r,K .,i ii,.v h.Mii-.a: pmpertie- , . | - t e d - I Hull-. , ' ! the i i k k e l - ' v i - o : ! ! • • ' . -

x ; , . ,Mt i , , e : , M . » I n S u c . l : - ! : IN. - ; - . [ ( ,nj |N- , r i ;, - „ , , ! , . ; ,

\ - , , : ! . , . . ! , ,.,,K I,.. -p,.,i-nr- . . . . , , v,-, „ / / I ho • .xidaii, ,n •: , : -, / , • , , „ , „ , , / , , „ , , / , , . ( / I t k x : . , ! „ „ le.m - n k k i S,,i..M d , o , - u . , . n ..\!.lo : n J n - n , i i - .MI [lie l i , , : diKMh:\ l t - i ! R'h.r; U \h!hl<i»i.H H.r:'i, •:

.,n.l : l u i e , r \ - l i l l i . ' . i t i m i , ' l p , m v ' e i \ . / I he r e l a t i , M i - l a p S - t w e e n in . , . - ; O . I . | K - l a i . i l e - - l e , I- ' , - , w , , i , - , / e , l i - l n b i i : i , M i a!i,l < h.,i -o:

, „ „ . , , . , / / y:r,tor,.n;. H I ' o - i w . - d \ u p p e i - I K it , - n o r ^ t.-i - M , K - : ; M I ' K - i - ; r , , ; i i K n l ,-t , l o o p i e - i - t . n i : l . . \4 - t e e l A e l d n i o t . i l

, i | l . , \ » i \ l , ' i \ i - t o o l - ' . i " i h,i/;,;1',(v,-i..jr,/»,- / / I l a i t i n o , ' ! . ii s,.-.,,,¹,;,,,,,, A' K.iri^..; I l u m h d e t i ' . ' l - i n i n t e i i n M e n ! . i i K n m I ' : :-. i , - • : w - . d u i n - n - i m i a l H K I M - I . - I I - i / , Pe i p t e - o n i e d , ; t h e I t i t e r n a t i . - n ,'

! i - ' n i n i M . ' i i i , , t h i e e d i m e i i - i m i - I o n , ,>n ' h e S e i e i v , " • I I , , , : V .

s.,.,,. , , .v l, , , , , / , . , . . . , , . / / t e r i . , 1 - l a , k - n I a k e I , - d c M.-.ar.

, . - ^ i , / / . , r-.- / H i e m u i m e J i a n K . i l \ U M I I I I I I I I . \ i i n i i - t :: > . I ' ' - ; , , , : , : h i n h ' e m pel at m e !••« . w le !a l e i '• ( li,w, / ' , / w i . j M1: , / / I ..,>l I I . K I . I I . :n i u M i nt a h , '1- A i ' i k t i ' i ' l - t o i l N , ' l !•>[ i t i t o t i i i i t t i . l i ! v i i t t i i i i ' 1'api.i p i e - , l i d i - . m i ' i i t i . " > l o i ! at the I " " I >V M . m u t . u n i n n . . : I - - , ; , , , ^;f-, ,^k. , i [ IK- i n ! [ : u nee , >t lie.,1 - I I K .. i m . j . < • n t e t e i K X ,V I \ p n - i ' i . . f i iu . t i i u m a n . ! . I I I O M I H : a d d i t i o n - S M I I . i n i i i t . i . I a n . u l . i . S i p t e n : m i n n , t o - t n u n : t \ m d m e i h . m K i l I v i _''> i ) i . ! o h e r ! . 1 ' ^ ' ; p i . . p , - i t i o - o! k - r n t e p o i l i t i e - t , . e l - i ' - . l U.Vu»..,/,-. 1 \ t h e . - i e t n . a l a n d , \

k, . n i a i i n n - " - ^ - < I n - i « e d i - h N,-i p e n n i e n ; . , i - H u h --t t I K ' o i n m K ' . l i m i t t• -i . ! i - t n h i i ! i , . i i i l i a m a m l o t e o p p e f I v i - e .ill - s - ( , ; , , - , , , , , , , , , / t , , . , m K t i i i e i n e n t . - ! i - d i , K.i'i^.'i,. S . \t, •:,,„,:, > \ 1 1 1 . i n .'(•( i - N i i "-Slo !v pe - l e e l l - v t l t a l l U l l n I l l l e m e o-l , o l d l o l h i m Hid a n m aim..-

m d l - i m u i . n l d i t u m - I n V u - i h - h Ik t i e . i i i n . - n t - ,-n the m e . h nu,.al p i n

; I'.o • - | ) ; . . i p e t l K - a n d ' l i e m u m - ' i a , n m -•!

/hniuu:^ / I,nn.hr o I l l e U ' . i ( n i n ' . Ni a l ! , . \ - I n S u e d i - h No;

lead md i-i-miith m i ihe hut i l i k t i h u |oi d i - t t i l - i i l i o n

n| •,-,--.i,|ⁱi a a - t . n i t k -lainle— -teel | i - > \lci,inJf. I \ new m o d i I o! MK

; i , , | iotmmi- limn di.iiii.nr, applied o i,':>;,;•' i > . II,u k^non \ ( i a k . n i i \ p u m i e n l - o n ! m i t , o p p4, ;, - e i / n i i . - . . | - t o o l i n l l i i o i K e , - l - t h . , n I : - a l l . H -

,M| i . p m l I n S u e d l d l N , - : I m ; i . ; i l / , , / / ( ) n t h e m e I - i l e m e M I d l - ! l l l - n ! i . - n n ! i <.--i.tti.ii - H o - I n \ i a \ d i ' t t a , t m n

\,i,:t>ir,<»; A ' . U.il, i: K O n , . m a w e l d m e n i o | p i e - i u . - \ - . - - - - . i

/ , , , , - /< | 'r ;d i e i m n nl - M e - i . - k e l \ \ ' > H In S\u-di-h l i \ a M o n 'amlei i i m l t i a M i i - t t e - - e - !t-.'l l " ^ ' ' ' e / Kapidh. -ohdlied m:, :>

\ p p h i . i M o i i in llie leaetm p n - - - . i u e i W a l l i n e a l l n \ - \ liteialate -in

l v. .s i. | s, , , | \ - 5 1 H UA |n Swedi-h

<h;,,,t,i. V I itviirhnn;. K A , h - I i . ; ; lhn\.m,ln \ !h,i<;"">: il i u t e

| ,H ,.,;>.„ imk leiii'th mm k I i m a e e p iM tm I I K I I I - H - I I l-ioak- d u i m r u n e Re- \ t e i h a i i k . i I I i ' N n - ' I "w d i a w i n ; ; ( n S w e d i - l l

n . i i , , n , I' l l - i i i > n ; i , , i n 1 i ,n:r, \ < K •• \ l , ; , ; , i , t , i. \ I i;;t\ < < • ; , ! , r. 1 / / , . , i,,,,- fc | [K- nn-, h a n u , ! ptopet \ti,'i>). II ( hewon T t. i - ; u f e Imnii- ' i . aid m i , io-M ue!ii:e- M •ome w i n - d i i\Mm'

-MiimeuialK p i o d i k . d dual ph.i-i- U e ' l / ( ; , in, imp U . t » , , ;i II I ' l n p u l n - - I n I- Stand I nl M r ! II i l ' i . s i - nl p n w d n mel alllll nk .|IK Hid on

i ' - ' I'-¹' M l l t i o i i a l k piiMtined hmll--pee|l'nol

( ) > , / , " • ' / ' | )e'ni main MI m o d , I- Im ' l e e l - a litt a.nun- -m-,e\ In I w n p l - a - e m a l i l l a l - M e l . l l l l l l :'u al S w i d l - l l

i C.

V Institutet för Metallforskning

SWEDISH INSTITUTE FOR METALS RESEARCH

Tig m, 114 2t ftechbola 0.114 2S »ocfcfcota,