Identification of phase percolation in bainitic structures

• Autorzy: Deroszewska Martyna , Saraczyn Robert , Miłek Tomasz , Troska Jakub

Identyfikatory

DOI

10.15199/180.2023.2.4

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja perkolacji faz w strukturach bainitycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to identify and study the phenomenon of phase percolation in bainite structures. SEM microscopic tests were carried out on bainitized iron alloy samples, in the FEM tests austenitic SS316 steel was used as the filled phase. Physical models, which were produced in the form of cubes and tensile samples, were made in FDM technology on the Original Prusa Mini+ printer from ASA filament (modified ABS copolymer). The static tensile test was performed on a LabTest 5.20 SP1 testing machine at a tensile speed of 10mm/min. Complex states of stress in the analyzed systems were identified, which prove the complexity of the phenomenon in multiphase materials. The obtained results were correlated, which allowed to indicate that the phenomenon of percolation indeed affects the mechanical properties of multiphase materials and incremental techniques can be used to analyze the level of this impact.

PL

Celem pracy było rozpoznanie i zbadanie zjawiska perkolacji fazowej w strukturach bainitu. Badania mikroskopowe SEM przeprowadzono na bainityzowanych próbkach stopu żelaza, w badaniach MES jako fazę wypełnioną zastosowano stal austenityczną SS316. Modele fizyczne, które wykonano w postaci kostek i próbek rozciągliwych, wykonano w technologii FDM na drukarce Original Prusa Mini+ z filamentu ASA (modyfikowany kopolimer ABS). Statyczną próbę rozciągania przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej LabTest 5.20 SP1 przy prędkości rozciągania 10 mm/min. Zidentyfikowano złożone stany naprężeń w analizowanych układach, które świadczą o złożoności zjawiska w materiałach wielofazowych. Uzyskane wyniki skorelowano, co pozwoliło wskazać, że zjawisko perkolacji rzeczywiście wpływa na właściwości mechaniczne materiałów wielofazowych, a techniki przyrostowe mogą być wykorzystane do analizy poziomu tego oddziaływania.

Słowa kluczowe

EN

phase percolation; bainite structure; mechanical properties; multiphase materials; incremental technique

PL

perkolacja fazowa; struktura bainitu; właściwości mechaniczne; materiał wielofazowy; techniki przyrostowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Polish Technical Review
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 2
• Strony: 23--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Deroszewska Martyna

• Faculty of Mechanical and Industrial Engineering, Warsaw University of Technology, Pl. Politechniki 1, 00-665 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5139-5394

autor

Saraczyn Robert

• Faculty of Mechanical and Industrial Engineering, Warsaw University of Technology, Pl. Politechniki 1, 00-665 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5195-8468

autor

Miłek Tomasz

• Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2039-3388

autor

Troska Jakub

• Faculty of Mechanical and Industrial Engineering, Warsaw University of Technology, Pl. Politechniki 1, 00-665 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5841-3583

Bibliografia

• [1] P. Pötschke, M. H. Arnaldo, H.J. Radusch, Percolation behavior and mehanical properties of polycarbonate composites filled with carbon black/carbon nanotube systems, Polimery - Warsaw – 57(3):204-211, http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2012.204.
• [2] L. C. D. Fielding, E. J. Song, D. K. Han, H. K. D. H. Bhadeshia, D.-W. Suh, Hydrogen diffusion and the percolation of austenite in nanostructured bainitic steel, http://dx.doi.org/10.1098/rspa.2014.0108.
• [3] Nobuo Nakada, Shouhei Kawasaki, Yuuki Kogakura, Toshihiro Tsuchiyama, Setsuo Takaki; Matrix switch related to microstructural connectivity and its effect on strength in metals with duplex microstructure; http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2017.03.002.
• [4] Radhakanta Rana, High-Performance Ferrous Alloys, 1st ed. 2021. Cham: Springer International Publishing, 2021, https://doi. org/10.1007/978-3-030-53825-5?nosfx=y.
• [5] Dawid Myszka, Andrzej N. Wieczorek, Emilia Skołek, Tomasz Borowski, Krzysztof Kotwica, Marek Kalita, Radosław Kruk, Paweł M. Nuckowski, Abrasive Wear Resistance of Ultrafine Ausferritic Ductile Iron Intended for the Manufacture of Gears for Mining Machinery, Materials, 2023, 16, 4311, https://doi.org/10.3390/ma16124311.
• [6] H. K. D. H. Bhadeshia; The Nature, Mechanism and Properties of Strong Bainite; University of Cambridge, Materials Science and Metallurgy, U. K. Graduate Institute of Ferrous Technology, POSTECH, S. Korea.
• [7] E.J. Garboczi, J.F. Douglas, K.A. Snyder, M. Thorpe, Geometrical Percolation Treshold of Overlapping Ellipsoids, Atomic, molecular and optical physics, August 1995, DOI: 10.1103/PhysRevE.52.81.
• [8] K. CHO and J. GURLAND; The Law of Mixtures Applied to the Plastic Deformation of Two-Phase Alloys of Coarse Microstructures; 2040-VOLUME 19A, AUGUST 1988.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).