A two-dimensional CA model to simulate microstructure development and carbon redistribution during the phase transformation of austenite to ferrite using realistic angular starting microstructures

• Autorzy: Opara J. , Kuziak J. , Chen H , van der Zwaag S.

Warianty tytułu

PL

Dwuwymiarowy model CA do symulacji rozwoju mikrostruktury oraz segregacji węgla podczas przemiany fazowej austenitu w ferryt przy zastosowaniu rzeczywistych mikrostruktur początkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A two-dimensional cellular automaton (CA) model combined with the mixed-mode (MM) approach has been developed to simulate microstructure evolution and segregation of carbon during the phase transformation from austenite to ferrite (γ-α) in DP steels. The model formulated is based on local equilibrium conditions and the assumption that the phase transformation is controlled by both diffusion processes and phenomena occurring at the interface, as formulated in the so-called mixed-mode model. The implementation and integration of the CA and MM models is described in detail. A simple and effective approach is presented to eliminate artificial anisotropy of ferrite growth when using a cubic lattice.

PL

Model dwuwymiarowego automatu komórkowego (CA) zintegrowany z podejściem mixed-mode (MM) został opracowany do symulacji rozwoju mikrostruktury oraz segregacji węgla podczas przemiany fazowej austenitu w ferryt (γ-α), dla stali DP. Model zbudowany jest w oparciu o lokalne warunki równowagi oraz o założenie, że kinetyka przemiany kontrolowana jest równocześnie dyfuzją węgla oraz zjawiskami zachodzącymi w powierzchni rozdziału. Podejście to nazywane jest modelem mixed-mode. W pracy szczegółowo opisano implementację oraz kombinację modeli CA i MM. Zaprezentowano proste i efektywne podejście do eliminacji sztucznej anizotropii zarodka ferrytu podczas wzrostu, wynikającej z zastosowania kwadratowej siatki CA.

Słowa kluczowe

EN

cellular automata; mixed-mode model; diffusion of carbon; phase transformation from austenite to ferrite; digital material representation

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, No. 3
• Strony: 207--217
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Opara J.

• Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12, 44-100 Gliwice

autor

Kuziak J.

• Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12, 44-100 Gliwice

autor

Chen H

• Delft University of Technology, Kluyverweg 1, 2629HS Delft, The Netherlands

autor

van der Zwaag S.

• Delft University of Technology, Kluyverweg 1, 2629HS Delft, The Netherlands

Bibliografia

• Bos, C, Sietsma, J., 2009, Application of the maximum driving force concept for solid-state partitioning phase transformations in multi-component systems, Acta Materialia, 57, 136-144.
• Burbelko, A., 2004, Mezomodelowanie krystalizacji metodą automatu komórkowego, Kraków: AGH.
• Chen, H., van der Zwaag, S., 2010, Application of the cyclic phase transformation concept for investigating growth kinetics of solid-state partitioning phase transformations, Computational Materials Science, 49, 801-813.
• Christian, J. W., 1981, The theory of transformation in metals and alloys, 2 ed. Oxford: Pergamon Press.
• Kim, N. J., Thomas, G, 1981, Effects of Morphology on the Mechanical Behavior of a Dual Phase Fe/2Si/0.1C Steel, Metali. Trans. A, 12A, 483-489.
• Krielaart, G. P., Sietsma, J., van der Zwaag, S., 1997, Ferrite formation in Fe-C alloys during austenite decomposition under non-equilibrium interface conditions, Materials Science Engineering A, A237, 216-223.
• Lan, Y. J., Li, D. Z., Li, Y. Y., 2004, Modeling austenite decomposition into ferrite at different cooling rate in low-carbon steel with cellular automaton method, Acta Materialia, 52, 1721-1729.
• Lee, H. S. et al., 2004, Effects of Martensite Morphology and Tempering on Dynamic Deformation Behavior of Dual-Phase Steels, Metali. Trans. A, 35A, 2371-2382.
• Loginova, I., Odqvist, J., Amberg, G, Agren, J., 2003, The phase-field approach and solute drag modeling of the transition to massive γ-α transformation in binary Fe-C alloys, Acta Materialia, 51, 1327-1339.
• Madej, L., 2010, Development of the modeling strategy for the strain localization simulation based on the Digital Material Representation, Kraków: AGH University Press.
• Marek, M., 2006, Modelowanie krzepnięcia dendrytycznego w obszarach o ustalonym odbiorze ciepła z wykorzystaniem automatów komórkowych, Częstochowa. Politechnika Częstochowska.
• Mecozzi, M. G„ Sietsma, J., van der Zwaag, S., 2005. Phase field modelling of the interfacial condition at the movil interphase during the γ-α transformation in C-Mn steel Computational Materials Science, 34, 290-297.
• Nakagawa, A. H., Thomas, G., 1985, Microstructnw Mechanical Property Relationships of Dual-Phase Steel Wire, Metali. Trans. A, 16A, 831-840.
• Sietsma, J., van der Zwaag, S., 2004, A concise model for mixed-mode phase transformations in the solid state. Acta Materialia, 52, 4143-4152.
• Svoboda, J. et al., 2001, Kinetics of interfaces during diffusional transformations, Acta Materialia, 49, 1249-1259.
• Svyetlichnyy, D. S., 2010, Modelling of the microstructure: From classical cellular automata approach to the frontal one, Computational Materials Science, 50, 92-97.
• Svyetlichnyy, D. S., 2012, Simulation of Microstructure Evolution during Shape Rolling with the Use of Frontal Cellular Automata, ISIJ International, 52, 559-568.
• Szala, J., 2009, Metllo vi2.1 instruction manual. Katowice. unpublished (in Polish).
• Van Leeuwen, Y., Sietsma, J., van dcr Zwaag, S., 2003. The Influence of Carbon Diffusion on the Character of the y-(x Phase Transformation in Steel, ISIJ International, 43.767-773.
• Zhang, L. et al., 2003, A cellular automaton investigation of the transformation from austenite to ferrite during continuous cooling, Acta Materialia, 51, 5519-5527.
• Zheng, C, Raabe, D., Li, D., 2012, Prediction of post-dynamic austenite-to-ferrite transformation and reverse trans¬formation in a low-carbon steel by cellular automaton modeling, Acta Materialia, 60, 4768-4779