The Application of Neural Networks for Studying Phase Transformation by the Method of Acoustic Emission in Bearing Steel

• Autorzy: Woźniak T. Z. , Ranachowski Z. , Ranachowski P. , Ozgowicz W. , Trafarski A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0288

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie sieci neuronowych do badania przemian fazowych w stali łożyskowej metodą emisji akustycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research was carried out on steel 100CrMnSi6-4 under isothermal austempering resulting in forming the duplex structure: martensitic and bainitic. The kinetics of transformation was controlled by the acoustic emission method. Complex phase transformations caused by segregation and carbide banding occur at the low-temperature heat treatment of bearing steel. At the temperature close to M_s, a certain temperature range occurs where an effect of the first product of prior athermal martensite on the bainitic transformation can be observed. In the registered signal about 15 million various events were registered. There were considered three types of acoustic emission events (of high, medium and low energy), with relatively wide sections and with different spectral characteristics. It was found that the method of acoustic emission complemented by the application of neural networks is a sensitive tool to identify the kinetics of bainitic transformation and to show the interaction between martensitic and bainitic transformations.

PL

Badania realizowano na stali 100CrMnSi6-4 poddanej hartowaniu izotermicznemu, prowadzacemu do utworzenia struktury duplex: martenzytyczno-bainitycznej. Kinetykę przemian kontrolowano metodą emisji akustycznej. Przy niskotemperaturowej obróbce cieplnej stali łożyskowej występują złożone przemiany fazowe spowodowane segregacją i pasmowością węglików. W temperaturze zbliżonej do M_s, występuje pewien zakres temperatury, gdzie zaznacza się oddziaływanie wcześniejszego produktu przemiany martenzytycznej na przemianę bainityczną. W zarejestrowanym sygnale zarejestrowano około 15 milionów różnych zdarzeń. Uwzgledniono trzy rodzaje zdarzeń emisji akustycznej (o wysokiej, średniej i niskiej energii) o względnie szerokich przedziałach, o różnej charakterystyce widmowej. Stwierdzono, że metoda emisji akustycznej uzupełniona o zastosowanie sieci neuronowych jest czułym narzędziem do identyfikacji kinetyki przemiany bainitycznej oraz oddziaływania przemiany martenzytycznej na przemianę bainityczną.

Słowa kluczowe

EN

bearing steel; austempering; lower bainite; acoustic emission; neural networks

PL

łożyska stalowe; hartowanie; bainit dolny; emisja akustyczna; sieci neuronowe

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 4
• Strony: 1705--1712
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Woźniak T. Z.

• Kazimierz Wielki University, Institute of Technology, 30 Chodkiewicza Str., 85-064 Bydgoszcz, Poland

autor

Ranachowski Z.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Fundamental Technological Research, 5b Pawinskiego Str., 02-103 Warszawa, Poland

autor

Ranachowski P.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Fundamental Technological Research, 5b Pawinskiego Str., 02-103 Warszawa, Poland

autor

Ozgowicz W.

• Silesian University of Technology, Institute of Engineering and Bio-Materials, 18a Konarskiego Str., 44-100 Gliwice, Poland

autor

Trafarski A.

• Kazimierz Wielki University, Institute of Technology, 30 Chodkiewicza Str., 85-064 Bydgoszcz, Poland

Bibliografia

• [1] J. G. Speer, D. K. Matlock, B. C. De Cooman, J. G. Schroth, Acta Materialia 51, 2611 (2003).
• [2] H. El Kadiri, L. Wang, M. F. Horstemeyer, R. S. Yassar, J. T. Berry, S. Felicelli, P. T. Wang, Materials Science and Engineering A 494, 10 (2008).
• [3] M. Oka, H. Okamoto, Metallurgical and Materials Transactions A 19A, 447 (1988).
• [4] S. M. C. Van Bohemen, M. J. Santofimiaa, J. Sietsma, Scripta Materialia 58, 488 (2008).
• [5] T. Z. Wozniak, Z. Ranachowski, Archives of Acoustics 31, 3 (2006).
• [6] T. Z. Wozniak, Materials Science and Engineering A 408, 309 (2005), DOI: 10.1016/j.msea.2005.08.148.
• [7] T. Z. Wozniak, Materials Characterization 59(6), 708 (2008), DOI:10.1016/j.matchar.2007.06.004.
• [8] D. Kim, J. G. Speer, B. C. De Cooman, Metallurgical and Materials Transactions A 42(6), 1575 (2010).
• [9] T. Chandra, N. Wanderka, W. Reimers, M. Ionescu, Materials Science Forum 638-642, 3307 (2010).
• [10] J. Sun, H. Lu, M. Kang, Metallurgical and Materials Transactions A 23, 2483 (1992).
• [11] H. K. D. H. Bhadeshia, Bainite in Steels, 2-nd ed. The Institute of Materials, London 2001.
• [12] H. K. D. H. Bhadeshia, C. H. Young, Materials Science and Technology 10, 209 (1994).
• [13] C. Li, J. L. Wang, Journal of Materials Science 28, 2112 (1993).
• [14] S. M. C. Van Bohemen, An acoustic emission study of martensitic and bainitic transformations in carbon steel, University Press Delft 2004.
• [15] C. K. Shui, W. T. Reynolds Jr., G. J. Shiflet, H. I. Aaronson, Metallography 21, 91 (1988).
• [16] C. Garcıade Andres, F. G. Caballero, C. Capdevila, L. F. Alvarez, Materials Characterization 48, 101 (2002).
• [17] S. M. C. Van Bohemen, J. Sietsma, Metall. Mater. Trans. A 40, 1059 (2009).
• [18] T. Z. Wozniak, J. Jelenkowski, K. Rozniatowski, Z. Ranachowski, Materials Science Forum 726, 55 (2012), DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF.726.55.
• [19] T. Z. Wozniak, K. Rozniatowski, Z. Ranachowski, Kovove Materialy- Metallic Materials 49, 319 (2011). DOI: 10.4149/km-2011-5-319.
• [20] T. Z. Wozniak, K. Rozniatowski, Z.Ranachowski, Metals and Materials International 17, 365 (2011), DOI: 10.1007/s12540-011-0611-4.
• [21] P. C. Clapp, J. Phys. IV 5, C8-11 (1995).
• [22] N. Kiesewetter, P. Schiller, Phys. Stat. Sol. A 38, 569 (1976).
• [23] A. Lambert, X. Garat, T. Sturel, A. F. Gourgues, A. Gingell, Scripta Mater. 43, 161 (2000).
• [24] L. I. Manosa, A. Planes, D. Rouby, J. L. Macqueron, Acta Metallurgica et Materialia 38, 1635 (1990).
• [25] H. N. G. Wadley, C. B. Scruby, J. H. Speake, Int. Metals Rev. 25, 41 (1980).
• [26] R. W. K. Honeycombe, H. K. D. H. Bhadeshia, Steels - Microstructure and Properties (2nd ed.), Edward Arnold, London 1995.
• [27] D. A. Porter, K. E. Easterling, Phase Transformations in Metals and Alloys., 2nd ed., Chapman and Hall, London 1992.
• [28] A. Pawełek, Journal of Applied Physics 63, 5320 (1988).
• [29] A. Pawełek, Journal of Applied Physics 62, 2549 (1987).
• [30] C. Scruby, H. J. Wadley, Journal of Mater. Sci. 28, 2501 (1993).
• [31] T. Bidlingmaier, A. Wanner, G. Dehm, H. Clemens, Z. Metallkd. 90, 581 (1999).
• [32] V. S. Boiko, Phys. Stat. Sol.(b) 55, 477 (1973).
• [33] S. M. C. Van Bohemen, M. J. M. Hermans, G. Den Ouden, Materials Science and Technology 18, 1524 (2002).
• [34] H. K. D. H. Bhadeshia, Proceedings of an International Conference on Phase Transformations in Ferrous Alloys, eds A. Marder and J. Goldstein, Philadelphia, A.I.M.E, 335-340 (1984).
• [35] H. K. D. H. Bhadeshia, J. Phys. Paris C43 (Colloq. C4), 443 (1982).
• [36] G. I. Rees, H. K. D. H. Bhadeshia, Mater. Sci. Technol. 8, 994 (1992).
• [37] R. M. Fisher, J. S. Lally, Canadian Journal of Physics 45, 1147 (1967).
• [38] D. H. Kim, J. G. Speer, H. S. Kim, B. C. De Cooman, Metall. Mater. Trans. A 40, 2048 (2009).
• [39] H. K. D. H. Bhadeshia, J. W. Christian, Metallurgical and Materials Transactions A 21, 767 (1990).
• [40] A. J. Clarke, J. G. Speer, M. K. Miller, R. E. Hackenberg, D. V. Edmonds, D. K. Matlock, F. C. Rizzo, K. D. Clarke, E. De Moor, Acta Materialia 56, 16 (2008).