Development and validation of a quantitative dilatometric analysis model of austenite decomposition into ferrite and pearlite

• Autorzy: Opara J. , Wrożyna A.

Warianty tytułu

PL

Opracowanie i walidacja modelu ilościowej analizy dylatometrycznej rozpadu austenitu w ferryt i perlit

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The quantitative dilatometric analysis model for the austenite decomposition into ferrite and pearlite during continuous cooling treatment is presented. It is based on measurements of a relative length change of a sample during the progress of phase transformations and calculations of the difference in atomic volume of present phases. The proposed model incorporates crucial effects accompanying the austenite decomposition, i.e. the carbon enrichment of the remaining austenite during ferrite formation, which causes an increase in the definite atomic volume of austenite, while formation of pearlite has a clearly different impact with the volume fractions of cementite and ferrite regulated by constant carbon composition inherited from austenite (enriched in carbon). The analysis results are compared with quantitative microstructure analysis and an excellent convergence has been found. Depicted results state a convincing confirmation that the model is correctly developed by the authors. Additionally, kinetics of phase transformations as function of normalized time were analyzed and a process of carbon enrichment of austenite was demonstrated.

PL

W niniejszej pracy zaprezentowano model ilościowej analizy dylatometrycznej dla rozpadu austenitu w ferryt i perlit podczas ciągłego chłodzenia. Rozwiązanie bazuje na pomiarach względnej zmiany długości próbki w trakcie postępu przemian fazowych oraz obliczeniach różnic objętości atomowych występujących faz. Zaproponowany model uwzględnia kluczowe zjawiska towarzyszące rozpadowi austenitu, tzn. wzbogacanie się austenitu w węgiel podczas powstawania ferrytu, które powoduje wzrost określonej objętości atomowej austenitu, podczas gdy formowanie się perlitu ma wyraźnie odmienny wpływ poprzez udziały objętościowe ferrytu i cementu, które wynikają z ustalonej zawartości węgla dziedziczonej z austenitu (wzbogaconego w węgiel). Rezultaty ilościowej analizy dylatogramów zestawiono z ilościową analizą mikrostruktur i uzyskano doskonałą zbieżność wyników. Przedstawione wyniki stanowią wyraźne potwierdzenie, iż model jest poprawnie opracowany przez autorów. Ponadto, przeprowadzono analizę kinetyk przemian fazowych w funkcji znormalizowanego czasu oraz przedstawiono proces wzbogacania austenitu w węgiel.

Słowa kluczowe

EN

hypoeutectoid steel; dilatometry; austenite decomposition; ferrite; pearlite; lattice parameter; kinetics

PL

stal podeutektoidalna; dylatometria; rozpad austenitu; ferryt; perlit; parametry sieci; kinetyka

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 4
• Strony: 24--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Opara J.

• Instytut Metalurgii Żelaza

autor

Wrożyna A.

• Instytut Metalurgii Żelaza

Bibliografia

• 1. Onink M., Tichelaar F.D., Brakman C.M., Mittemeijer E.J., van der Zwaag S.: Quantitative Analysis of the Dilatation by Decomposition of Fe-C Austenites; Calculation of Volume Change upon Transformation, Zeitschrift für Metallkunde, 1996, 87, 24-32
• 2. Qiu C., van der Zwaag S.: Dilatation measurments of plain carbon steels and their thermodynamic analysis, Steel Research International, 1997, 68, 32-38
• 3. García de Andrés C., Caballero F. G., Capdevila C.: Dilatometric characterization of pearlite dissolution in 0.1C-0.5Mn low carbon low manganese steel, Scripta Materialia, 1998, 38, 1835-1842
• 4. Kop T.A., Sietsma J., van der Zwaag S.: Dilatometric analysis of phase transformations in hypo-eutectoid steels, Journal of Materials Science, 2001, 36, 519-526
• 5. Zhao L., Kop T.A., Rolin V., Sietsma J., Mertens A., Jacques P.J., van der Zwaag S.: Quantitative dilatometric analysis of intercritical annealing in a low-silicon TRIP steel, Journal of Materials Science, 2002, 37, 1585-1591
• 6. Choi S.: Model for estimation of transformation kinetics from the dilatation data during a cooling of hypoeutectoid steels, Materials Science and Engineering A, 2003, 363, 72-80
• 7. Lee S.-J., Lusk M.T., Lee Y.-K.: Conversional model of transformation strain to phase fraction in low alloy steels, Acta Materialia, 2007, 55, 875-882
• 8. San Martín D., Rivera Díaz del Castillo P.E.J., García de Andrés C.: In situ study of austenite formation by dilatometry in a low carbon microalloyed steel, Scripta Materialia, 2008, 58, 926-929
• 9. Onink M., Brakman C.M., Tichelaar F.D., Mittemeijer E.J., van der Zwaag S.: The Lattice Parameters of Austenite and Ferrite in Fe-C Alloys as Functions of Carbon Concentration and Temperature, Scripta Metallurgica et Materialia, 1993, 29, 1011-1016
• 10. Deuflhard P.: Newton Methods for Nonlinear Problems. Affine Invariance and Adaptive Algorithms, Springer Series in Computational Mathematics, 35, Berlin, Springer, 2004
• 11. Andersson J.O., Helander T., Höglund L., Shi P.F., and Sundman B.: Thermo-Calc and DICTRA, Computational tools for materials science, Calphad, 2002, 26, 273-312.
• 12. Szala J., MetIlo v12.1 – instruction manual, Katowice, 2009, unpublished