Ilościowa ocena równomierności mikrostruktury żelaza po procesie speczania na zimno i rekrystalizacji

• Autorzy: Wawszczak J.

Warianty tytułu

EN

Quantitative analysis of iron microstructures equability after cold heating and recrystallization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodę analizy statystycznej struktur żelaza czystego technicznie po zgniocie na zimno i rekrystalizacji w różnych warunkach. Dyskutowano wpływ na procesy rekrystalizacji stosunków wielkości powierzchni ziaren z najbliższego otoczenia względem ziarna centralnego. Zbiór ziaren składających się z ziarna centralnego i ziaren otaczających określano jako mikro-aglomeracje. Zakładano, że mikrostruktura żelaza czystego technicznie po spę-czaniu na zimno i rekrystalizacji - rys. 1, może wykazywać nierównomierny rozkład struktury na powierzchni zgładu względem osi lub powierzchni swobodnych. Rekrystalizacja jest procesem zależnym od lokalnych geometrycznych związków ziaren sąsiadujących w mikroaglomeracjach (rys. 3), zdefiniowanych przez liczbę koordynacyjną względem ziarna centralnego. W trakcie badań zarówno wyznaczano rozkłady średnich powierzchni ziaren dla obrazu mikrostruktury jak i średnich powierzchni ziaren liczonych dla mikroaglomeracji. Badania wykonano na wybranych obrazach struktury uzyskanych z obszarów podobnie usytuowanych na zgładach prostopadłych do osi działania siły. Próbki różniły się wielkością zgniotu (0,89 ÷ 0,48) oraz czasem (60 ÷ 90 min.) i temperaturą (700 °C ÷ 800 °C) wyżarzania re-krystalizującego. Otrzymane w wyniku obliczeń statystyki różniły się istotnie od rozkładów bezpośrednich, przy teoretycznie identycznych wartościach średniej powierzchni ziaren (rys. 4). Dla rekrystalizacji pierwotnej (pierwsze 30 minut czasu wyżarzania), średnia powierzchnia ziaren zależy głównie od potencjalnej liczby obszarów umożliwiających zarodkowanie i odbudowę struktury ferrytu a dopiero później od czasu i temperatury wyżarzania. Przyjęto, że jeśli ziarno centralne w mikroaglomeracji będzie mniejsze niż średnia wartość powierzchni ziaren je otaczających, wówczas większe będzie prawdopodobieństwo jego anihilacji w trakcie wyżarzania i odwrotnie. Jeśli zatem w badanej populacji, ilość ziaren uznanych za zdolne do anihilacji będzie większa od pozostałych, można będzie uznać dalsze wyżarzanie jako proces sprzyjający rozrostowi ziaren lokalnie lub generalnie, jeśli nie, można będzie uznać taką strukturę za stabilną-rys. 6, 7.

EN

The Method of Statistic's analysis of the technically pure iron structure after cold heading and various conditions of recrystallization, were presented in this paper. The influence of the areas of grains near neighboring of the central grains were analyzed. The small collections of grains near neighboring of the central grain was called micro-agglomeration. Supposed, that technically pure iron microstructure show any no uniform grains distribution regard to axis or external surfaces, after cold heading and recrystallization - Fig. 1, 2. Processes of recrystallization are dependent from local relationships of neighboring grains on microagglomerations (Fig. 3), determined by coordination number toward to the central grain. Distributions of grains areas and grains areas for microagglomerations were calculated during investigations. Investigations were realized on selected images of microstructure originating from similar areas of microsection perpendicular to the main axes of cold heading and recrystallized samples. Samples were differentiating by degree of cold heading (89 % ÷ 48 %) as well as by recrystallization parameters as time (60 ÷ 90 min) and temperature (700 °C ÷ 800 °C) ranges. Statistics distributions of grains areas from microagglomerations were considerably different from distributions of grains on microsec-tions with theoretically a same values of the average grain area - Fig. 4,5. In the first 30 minutes of the annealing, the average grain area is mostly depend from the potential numbers of the places making possibility of the new grains nucleation and recovering of the ferrite's structure, during original recrystallization. During long time recrystallization, processes growth of grains with associate annihilations play importance role. Accepted, that if the central grain on microagglomeration will be smallest then average value area near neighboring grains, then the probability its annihilation will be greater during long time annealing and inversely. Hence, if the number of grains recognized as capable to the annihilation will by greater than other, inside analyzing population of grains, further annealing possibly favor grains growth, if not, the structure maybe recognized as stable - Fig. 6,7.

Słowa kluczowe

PL

żelazo; mikrostruktura; zgniot na zimno; rekrystalizacja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 1
• Strony: 27--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wawszczak J.

• Szkoła Nauk Technicznych i Społecznych Politechniki Warszawskiej w Płocku,

Bibliografia

• [1] Walasek T. A.: Experimental verification of Monte Carlo recrystallization model, Journal of Materials Processing Technology 157–158, 2004, 262–267.
• [2] Park Jong-Tae, Szpunar J. A.: Evolution of recrystallization texture in non oriented electrical steels, Acta Materialia, 51, 2003, 3037–3051.
• [3] Sebald R., Gottstein G.: Modeling of recrystallization textures: interaction of nucleation and growth, Acta Materialia, 50, 2002, 1587 – 1598.
• [4] Wakkai F., Enomato N., Ogawa H.: Three dimensional microstructure evolution in ideal grain growth – general statistics, Acta Materialia, 48, 2000, 1297–1311.
• [5] Okuda K., Rollet A. D.: Monte Carlo simulation of elongation recrystallized grains in steels, Computational Materials Science, 34, 2005, 264–273.
• [6] Weiping Ye, Rene La, Gall Saidrenan Gui: A study of the recrystallization of an IF steel by kinetics models, Materials Science and Engineering, A 332, 2002 41–46.
• [7] Gill S. P. A., Cocks A. C. F.: A variational approach to two dimensional grain growth – II. Numerical results, Acta Materialia, Vol. 44, No 12, 1996, 4777–4789.
• [8] Kurzydłowski K. J., Ralph B., Chojnacka A., Bucki J. J.: A quantitative description of recrystallization and grain growth in single phase b.c.c. iron, Acta Metallurgica Inc., 0956–7151, 1995, 3001 – 3013.
• [9] Ciupiński Ł., Kurzydłowski K., J. Ralph B.: On the application of Lewis Law to Grain Section of Polycrystalline Metallic Materials, Materials Characterization, 40, 1998, 215–219.
• [10] Seul M., O’Gorman L., Sammon M. J.: Practical Algorithms for Image Analysis, Description, Examples, and Code – Analysis of Point Patterns, Cambridge University Press, 2000, 221–245.
• [11] Russ J. J.: The Image Processing Handbook , fourth edition, CRC Press, 2002.
• [12] Song X., Rottenmayr M.: Modeling study of recrystallization, recovery and their temperature dependence in homogenously deformed material, Materials Science and Engineering, A 332, 2002, 153– 160.
• [13] Zhang Z., W. Chen G. L., Chen G.: Microstructural evolution of commerce pure iron during directional annealing, Materials Science and Engineering, A 422, 2006, 241–251.
• [14] Bodin A., Sietsma J., Wan der Zwaag S.: On the nature of the bimodal grain size distribution after intercritical of a carbon – manganese steel, Material Characterization, 47, 2001, 187–193.
• [15] Vandermeer R. A.: Microstructural descriptors and the effects of nuclei clustering on recrystallization path kinetics, Acta Marialia, 53, 2005, 1449 – 1457.
• [16] Choi Shi-Hoon, Cho Iae Hyung: Primary recrystallization modeling for interstitial free steels, Materials Science and Engineering, A 405, 2005, 86–101.