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Time-Resolved Neutron Bragg-Edge Imaging: A Case Study by Observing Martensitic Phase Formation in Low Temperature Transformation (LTT) Steel during GTAW

  • Polychromatic and wavelength-selective neutron transmission radiography were applied during bead-on-plate welding on 5 mm thick sheets on the face side of martensitic low transformation temperature (LTT) steel plates using gas tungsten arc welding (GTAW). The in situ visualization of austenitization upon welding and subsequent α’-martensite formation during cooling could be achieved with a temporal resolution of 2 s for monochromatic imaging using a single neutron wavelength and of 0.5 s for polychromatic imaging using the full spectrum of the beam (white beam). The spatial resolution achieved in the experiments was approximately 200 µm. The transmitted monochromatic neutron beam intensity at a wavelength of λ = 0.395 nm was significantly reduced during cooling below the martensitic start temperature Ms since the emerging martensitic phase has a ~10% higher attenuation coefficient than the austenitic phase. Neutron imaging was significantly influenced by coherent neutron scatteringPolychromatic and wavelength-selective neutron transmission radiography were applied during bead-on-plate welding on 5 mm thick sheets on the face side of martensitic low transformation temperature (LTT) steel plates using gas tungsten arc welding (GTAW). The in situ visualization of austenitization upon welding and subsequent α’-martensite formation during cooling could be achieved with a temporal resolution of 2 s for monochromatic imaging using a single neutron wavelength and of 0.5 s for polychromatic imaging using the full spectrum of the beam (white beam). The spatial resolution achieved in the experiments was approximately 200 µm. The transmitted monochromatic neutron beam intensity at a wavelength of λ = 0.395 nm was significantly reduced during cooling below the martensitic start temperature Ms since the emerging martensitic phase has a ~10% higher attenuation coefficient than the austenitic phase. Neutron imaging was significantly influenced by coherent neutron scattering caused by the thermal motion of the crystal lattice (Debye–Waller factor), resulting in a reduction in the neutron transmission by approx. 15% for monochromatic and by approx. 4% for polychromatic imaging.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Axel GriescheORCiD, B. Pfretzschner, Ugur Alp Taparli, N. Kardjilov
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Applied Sciences
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.4 Integrität von Schweißverbindungen
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Verlagsort:Basel
Jahrgang/Band:11
Ausgabe/Heft:22
Erste Seite:10886
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Austenite-to-martensite transformation; Bragg-edge imaging; Debye–Waller factor; Gas tungsten arc welding (GTAW); Low transformation temperature (LTT) steel; Neutron radiography
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.3390/app112210886
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-538016
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:22.11.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:13.12.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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