Dilatometric and metallographic studies for verifying phase transformations mesoscale model

• Autorzy: Opara J. , Zalecki W.

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.0137-9941.18.3.4

Warianty tytułu

PL

Badania dylatometryczne i metalograficzne służące weryfikacji mezoskalowego modelu przemian fazowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to perform a series of dilatometric experiments, which would be used to further verify and validate a phase transformation mesoscale model based on the cellular automata method. As a result of the study, a CCT graph for steel S355J was developed, which was the basis for further studies of phase transformation kinetics. Subsequently, the study of microstructure using light and scanning microscopy allowed for a qualitative determination of the occurrence of individual structural components in each dilatometric sample. The results of the quantitative analysis of microstructures were used to determine the average primary austenite grain size, as well as to develop a digital material representation. The studies of phase transformation kinetics were carried out using an original computer tool for quantitative dilatometric analysis. Thus, the curves of volume fraction changes of individual structural components as a function of time and temperature were obtained on the basis of data directly from the recorded dilatometric tests. The presented results of quantitative dilatometric analysis with final volume fractions of individual structural components for various cooling rates are a valuable source of data for the direct validation of the mesoscale model of phase transformations.

PL

Celem niniejszej pracy było wykonanie serii eksperymentów dylatometrycznych, które posłużą dalszej weryfikacji i walidacji mezoskalowego modelu przemian fazowych opartego na metodzie automatów komórkowych. W efekcie realizacji pracy opracowano wykres CTPc dla stali z gatunku S355J, który stanowił podstawę do dalszych badań kinetyki przemian fazowych. Kolejno wykonanie badań mikrostruktury z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej oraz skaningowej pozwoliło na jakościowe określenie występowania poszczególnych składników strukturalnych w każdej z próbek dylatometrycznych. Wyniki ilościowej analizy mikrostruktur wykorzystano do określania średniej wielkości pierwotnego ziarna austenitu, a także opracowania cyfrowej reprezentacji materiału. Badania kinetyki przemian fazowych zrealizowano za pomocą autorskiego komputerowego narzędzia do ilościowej analizy dylatogramów. Dzięki czemu uzyskano wykresy z przebiegami udziałów objętości poszczególnych składników strukturalnych w funkcji czasu oraz temperatury na podstawie danych pochodzących bezpośrednio z zarejestrowanych przebiegów dylatometrycznych. Zademonstrowane wyniki ilościowej analizy dylatometrycznej z końcowymi udziałami objętości poszczególnych składników struktury dla różnych szybkości chłodzenia stanowią cenne źródło danych do bezpośredniej walidacji mezoskalowego modelu przemian fazowych.

Słowa kluczowe

EN

dylatometry; metallographic examinations; quantitative dilatometric analysis; phase transformation kinetics; multi-phase steels

PL

dylatometria; badanie metalograficzne; ilościowa analiza dylatometryczna; kinetyka przemian fazowych; stal wielofazowa

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 70, nr 3
• Strony: 32--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Opara J.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

autor

Zalecki W.

• Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

Bibliografia

• [1] G. Gorecki, L. Madej, M. Pietrzyk. Computer Software Tool for the Design of Optimal Thermal Cycles in the Continuous Annealing of DP Steels. Journal of Machine Engineering, 2014, (14), p. 74-83.
• [2] W. Kapturkiewicz, E. Fraś, A.A. Burbelko. Why is the computer modelling needed in casting? Przegląd Odlewnictwa, 2005, (1), p. 15-23.
• [3] W. Kapturkiewicz. Eksperyment numeryczny jako metoda wyjaśnienia mechanizmu procesu. Zeszyty Naukowe. Mechanika. Politechnika Opolska, 1999, (59), p. 181-190.
• [4] R. Kuziak, M. Pietrzyk, L. Madej, C. Halder, W. Madej, L. Rauch, R. Szyndler, Z. Gronostajski, G. Smyk, J.Ch. Hell, T. Iung, N. Kwiaton, J.-L. Collet, G. Lannoo, J. Opara, W. Zalecki, A. Mazur, K. Radwański. Property oriented design of hard constituent hardness and morphology in continuously annealed/galvanised DP sheets. RFSR-CT-2011-00014. (2011–2014).
• [5] J. Szala. Met-Ilo v12.1 - instrukcja obsługi programu. Katowice, 2009.
• [6] J. Opara, A. Wrożyna. Development and validation of a quantitative dilatometric analysis model of austenite decomposition into ferrite and pearlite. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2015, (4), p. 24-32.
• [7] Stahl-Eisen-Prüfblatt (SEP) 1681. Guidelines for preparation, execution and evaluation of dilatometric transformation tests on iron alloys. 2nd ed. (1997).
• [8] ASTM. A1033. Standard Practice for Quantitative Measurement and Reporting of Hypoeutectoid Carbon and Low-Alloy Steel Phase Transformations, ASTM. Committee A01 on Steel, Stainless Steel and Related Alloys, March 2004.
• [9] L. Wojnar, K.J. Kurzydłowski, J. Szala. Practice of image analysis. Kraków: Polskie Towarzystwo Stereologiczne, 2002.
• [10] J. Opara, A. Wrożyna. Zastosowanie metody automatów komórkowych do opracowania cyfrowej reprezentacji wybranych cech mikrostruktury w oparciu o obrazy binarne jej składników. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2013, (4), p. 2-7.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).