Effect of the strain rate on (D)CCT transformation diagrams of steel 25CrMo4

• Autorzy: Kawulok Rostislav , Pindor Lukáš , Cieslar Radek , Plevko Milan

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2024.68.4.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ szybkości odkształcania na wykresy przemian (D)CTP stali 25CrMo4

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The transformation kinetics during cooling of steels is most often documented in CCT and DCCT transformation diagrams, in cases where austenite was deformed prior to cooling. In such cases, attention is paid to austenite transformations in steel 25CrMo4. Within the research work, one CCT diagram and two DCCT diagrams with different strain rates (1 and 20 s-1) were developed based on dilatometric tests and combined with metallographic analyses and hardness measurements. The work also involved the verification of the deformation effect shifting the onset of ferritic and pearlitic transformation to the left, i.e. towards higher cooling rates as well as the investigation of the effect of two strain rates. It was found that, compared to the lower strain rate (1 s-1), the larger austenitic grain size combined with the higher strain rate (20 s-1) delayed the transformation of ferrite and bainite. The above-named effect was explained by insufficient time for the full dynamic recrystallization process to take place during austenite deformation.

PL

Kinetyka przemian podczas chłodzenia stali przedstawiana jest najczęściej na wykresach dotyczących przemian fazowych podczas ciągłego chłodzenia (ang. CCT) oraz wykresach dotyczących przemian fazowych podczas ciągłego chłodzenia związanych z odkształceniem (ang. DCCT), w przypadku, gdy austenit uległ odkształceniu przed chłodzeniem. W omawianym przypadku zwrócono uwagę na przemiany austenitu zachodzące w stali 25CrMo4. Na podstawie badań dylatometrycznych, analiz metalograficznych oraz pomiarami twardości opracowano jeden wykres dotyczący przemian podczas ciągłego chłodzenia oraz dwa wykresy dotyczące przemian podczas ciągłego chłodzenia związanych z odkształceniem dla różnych prędkości odkształcenia (1 s-1 i 20 s-1). W ramach badań zweryfikowano wypływ odkształcenia, który spowodował przesunięcie początku przemiany ferrytycznej oraz perlitycznej w lewo, tj. w stronę wyższych wartości szybkości chłodzenia. Badania obejmowały wpływ dwóch szybkości odkształcenia. Stwierdzono, iż w porównaniu z niższą szybkości odkształcenia (tj. 1 s-1), większy rozmiar ziaren austenitu w przypadku wyższej szybkości odkształcania (20 s-1) spowodował opóźnienie przemiany ferrytycznej oraz bainitycznej. Uznano, że ww. zjawisko wynikało z niewystarczającego czasu, tj. czasu zbyt krótkiego, aby mogła nastąpić pełna rekrystalizacja dynamiczna w trakcie odkształcania austenitu.

Słowa kluczowe

EN

strain rate; transformation (D)CCT diagrams; austenite grain size; dynamic continuous cooling transformation

PL

szybkość odkształcania; wielkość ziarna austenitu; CCT diagram; chłodzenie ciągłe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 68, No. 4
• Strony: art. no. 2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab. wykr.

Twórcy

autor

Kawulok Rostislav

• Třinecké železárny a.s.

• https://orcid.org/0000-0002-7772-0298

autor

Pindor Lukáš

• Třinecké železárny a.s.

autor

Cieslar Radek

• Třinecké železárny a.s.

autor

Plevko Milan

• Třinecké železárny a.s.

Bibliografia

• [1] Žídek, M. Metalurgická tvařitelnost ocelí za tepla a za studena. 1. edition. Praha: Aleko, 1995, 348 p.
• [2] Kawulok, R., et al. Transformation diagrams of selected steel grades with consideration of deformation effect. Archives of Metallurgy and Materials. 2018, vol. 63, no. 1, pp. 55–60.
• [3] Nürnberger, F., et al. Microstructure Transformations in Tempering Steels during Continuous Cooling from Hot Forging Temperatures. Steel Research International. 2010, vol. 81, no. 3, pp. 224–233.
• [4] Xu, D. et al. A new study on the growth behavior of austenite grains during heating processes. Scientific Reports. 2017, vol. 7, no. 3968.
• [5] Aranda, M., Kim, B., Rementeria, R., et. al. Effect of prior austenite grain size to perlite transformation in a hypereutectoid Fe-C-Mn Steel. Metallurgical and materials transactions A. 2014, vol. 4, pp. 1778–1786.
• [6] Farrar, R. A., Zhang, Z., Bannister, S. R., Barritte, G. S. The effect of prior austenite grain size on the transformation behaviour of C-Mn-Ni weld metal. Journal of materials science. 1993, vol. 28, no. 5, pp. 1385–1390.
• [7] Kawulok, R., Škandera, D., Kawulok, P., The role of initial structure on transformation kinetics during cooling of steel C10. In: Metal 2017, Conference Proceedings. Ostrava: Tanger Ltd. 2017, pp. 383–389.
• [8] Yin, S. B., Sun, X. J., Liu, Q. Y., Zhang, Z. B. Influence of Deformation on Transformation of Low-Carbon and High Nb-Containing Steel During Continuous Cooling. Journal of Iron and Steel Research. 2010, vol. 17, no. 2, pp. 43–47.
• [9] Jandová, D., Vadovicová, L. Influence of deformation on austenite decomposition of steel 0.5C-1Cr-0.8Mn-0.3Si, In: Metal 2004, Conference Proceedings. Ostrava: Tanger Ltd. 2004, paper no. 223.
• [10] Kruglova, A. A., Orlov, V. V., Khlusova, E. I. Effect of hot plastic deformation in the austenite interval on structure formation in low-alloyed low-carbon steel. Metal Science and Heat Treatment. 2007, vol. 49, no. 11–12, pp. 556–560.
• [11] Khlestov, V. M., Konopleva, E. V., Mcqueen, H. J. Effects of deformation and heating temperature on the austenite transformation to pearlite in high alloy tool steels. Materials Science and Technology. 2002, vol. 18, no. 1, pp. 54–60.
• [12] Kaspar, R., Lotter, U., Biegus, C. The influence of thermomechanical treatment on the transformation behaviour of steels. Steel Research. 1994, vol. 65, no. 6, pp. 242–247.
• [13] Ehl, R., Kruse, M., Oklitz, R., et al. Temperature – controlled rolling of long products – current state of the art. Stahl und Eisen international. 2006, vol. 126, no. 5, pp. S13-S18.
• [14] Li, G.Y., Kong, L., Liu, E.Z., Zhang, X.D., Cao, W.Q., Wang, Y.H. Effect of Aging Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Fe-Mn-Al-C Low Density Steel. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2022, vol. 1249, no. 1, pp. 12–53.
• [15] Yang, H. S., Bhadeshia, H. K. D. H. Austenite Grain Size and the Martensite–Start Temperature. Scripta Materialia. 2009, vol. 60, no. 7, pp. 493–495.
• [16] Schindler, I., Kawulok, R., Opěla, P., Kawulok, P., Rusz, S., Sojka, J., Sauer, M., Navrátil, H., Pindor, L. Effects of Austenitization Temperature and Pre-Deformation on CCT Diagrams of 23MnNiCrMo5-3 Steel. Materials. 2020, vol. 13, paper no. 5116. https://doi.org/10.3390/ma13225116.
• [17] Dey, I., Ghosh, S.K., Saha, R. Effects of cooling rate and strain rate on phase transformation, microstructure and mechanical behaviour of thermomechanically processed pearlitic steel. Journal of Materials Research and Technology. 2019, vol. 8, no. 3, pp. 2685–2698, ISSN 2238–7854, https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.04.006.
• [18] Mohamadizadeh, A., Zarei-Hanzaki, A., Heshmati-Manesh, S., Imandoust, A. The effect of strain induced ferrite transformation on the microstructural evolutions and mechanical properties of a TRIP-assisted steel. Materials Science and Engineering: A. 2014, vol. 607, pp. 621–629, ISSN 0921-5093, https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.04.044.
• [19] Sahu, P., Curtze, S., Das, A., Mahato, B., Kuokkala, V.-T., & Chowdhury, S.G. Stability of austenite and quasi-adiabatic heating during high-strain-rate deformation of twinning-induced plasticity steels. Scripta Materialia. 2010, vol. 62, no. 1, pp. 5–8. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2009.09.010.
• [20] Talonen, J., Hänninen, H., Nenonen, P. et al. Effect of strain rate on the strain-induced γ → α′-martensite transformation and mechanical properties of austenitic stainless steels. Metall Mater Trans A. 2005, vol. 36, pp. 421–432. https://doi.org/10.1007/s11661-005-0313-y.
• [21] Kawulok, R., Schindler, I., Sojka, J., Kawulok, P., Opěla, P., Pindor, L., Grycz, E., Rusz, S., Ševčák, V. Effect of Strain on Transformation Diagrams of 100Cr6 Steel. Crystals. 2020, vol. 10, paper no. 326. https://doi.org/10.3390/cryst10040326.
• [22] Grajcar, A., Kuziak, R., Zalecki, W. Designing of cooling conditions for Si-Al microalloyed TRIP steel on the basis of DCCT diagrams. J. Achiev. Mater. Manuf. Eng. 2011, vol. 45, pp. 115–124.
• [23] Pohjonen, A., Somani, M., Porter, D. Effects of Chemical Composition and Austenite Deformation on the Onset of Ferrite Formation for Arbitrary Cooling Paths. Metals. 2018, vol. 8, paper no. 540. https://doi.org/10.3390/met8070540.
• [24] Kantanen, P. K., Javaheri, V., Somani, M. C., Porter, D. A., Kömi, J. I. Effect of deformation and grain size on 5titioning of (high) silicon-aluminum steels. Materials Characterization. 2021, vol. 171, paper no. 110793, ISSN 1044-5803, https://doi.org/10.1016/j.matchar.2020.110793.
• [25] Abbasi, M., Saeed-Akbari, A., Naderi, M. The effect of strain rate and deformation temperature on the characteristics of isothermally hot compressed boron-alloyed steel. Materials Science and Engineering: A. 2012, vol. 538, pp. 356–363, ISSN 0921-5093, https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.01.060.
• [26] Dynamic Systems Inc. 39112 Non-contact scanning optical system user’s manual. Poestenkill, NY: DSI, 2015, 28 p.
• [27] Kawulok, P., et al. Výzkum deformačního chování a modelování procesů objemového tváření na simulátoru HDS-20. In: 81. seminar OCELOVÉ PÁSY – Možnosti studia deformačního chování materiálu a fyzikálních simulací procesů válcování na FMMI VŠB-TUO, Conference Proceedings. Ostrava, 2018, pp. 45–95. ISBN 978-80-248-4173-1.
• [28] Bharadwaj, R., Sarkar, A. & Rakshe, B. Effect of Cooling Rate on Phase Transformation Kinetics and Microstructure of Nb–Ti Microalloyed Low Carbon HSLA Steel. Metallogr. Microstruct. Anal. 2022, vol. 11, pp. 661–672. https://doi.org/10.1007/s13632-022-00864-9.
• [29] Chen, R. C., Hong, C., Li, J. J., Zheng, Z. Z., Li, P. C. Austenite grain growth and grain size distribution in isothermal heat-treatment of 300M steel. Procedia Engineering. 2017, vol. 207, pp. 663–668, ISSN 1877-7058, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.1038.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).