Analiza numeryczna składu fazowego i naprężeń hartowniczych w warstwie wierzchniej elementu stalowego

• Autorzy: Bokota A. , Domański T. , Jasiński J.

Warianty tytułu

EN

The numerical analysis of the phase fractions and hardening stresses in the top-layer of the steel element

• Konferencja: Inżynieria Powierzchni, INPO 2008 ( VII; 02-05.12.2008; Wisła-Jawornik, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy modelowania i analizy numerycznej zjawisk cieplnych, przemian fazowych w stanie stałym oraz zjawisk mechanicznych towarzyszących hartowaniu elementów wykonywanych z węglowej stali N8E. Model zjawisk cieplnych zastosowano równanie nieustalonego przepływu ciepła, natomiast w modelu przemian fazowych wykorzystano formuły Avramiego oraz Koistinena i Marburgra. Założono, że naprężenia generujące się podczas hartowania są wynikiem obciążenia termicznego oraz odkształceń: strukturalnych i plastycznych. Przyjęto, że hartowany materiał jest sprężysto-plastyczny, a do wyznaczania odkształceń plastycznych zastosowano prawo nieizotermicznego plastycznego płynięcia ze wzmocnieniem izotropowym i warunkiem plastyczności Hubera-Misesa. Wielkości termofizyczne występujące w modelu zjawisk mechanicznych uzależniono od składu fazowego i od temperatury. Wykonano symulacje numeryczne hartowania, po pełnej austenityzacji elementu osiowosymetrycznego z otworem.

EN

This work concern modelling and the numerical analysis of thermal phenomena, phase transformations in the solid state and mechanical phenomena associated with the hardening of elements made of carbon steel N8E. The model of thermal phenomena was based on the equation of the unestablished heat flow, however in the model of phase transformations the formula Avrami and Koistinen-Marburger was used. It was assumed that the stresses generated during the hardening were result of thermal load, structural and plastic strains. The hardened material was assumed to be elastic-plastic, and in order to mark plastic strains the non-isothermal plastic law of flow with the isotropic strengthening and condition plasticity of Huber-Misses were used. The thermophysical values used in the model of mechanical phenomena were depended both from the phase composition and the temperature. The numerical simulations of the hardening, after full austenitization of the axisymetrical element with hole was executed.

Słowa kluczowe

PL

węglowa stal N8E; zjawiska cieplne; przemiany fazowe i zjawiska mechaniczne; analiza numeryczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 6
• Strony: 862--865
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Bokota A.

autor

Domański T.

autor

Jasiński J.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej,

Bibliografia

• [1] Fletcher A. J.: Thermal Stress and Strain Generation in Heat Treatment, Elsevier, London (1989).
• [2] Bokota A., Parkitny R.: Modelowanie zjawisk cieplnych, strukturalnych i mechanicznych procesów hartowania elementów stalowych. Rozdział 7 monografii “Informatyka w technologii materiałów” s.257-298 Praca zbiorowa pod red. A. Pieli, F. Grosmana, J. Kusiaka i M. Pietrzyka, Gliwice (2003).
• [3] Bokota A., Domański T., Jasiński J., Torbus R.: Numeryczna analiza składu fazowego i naprężeń w warstwie wierzchniej elementów stalowych hartowanych posuwowo, Inżynieria Materiałowa 5 (2005) 527-530.
• [4] Coret M., Combescure A.: A mesomodel for the numerical simulation of the multiphasic behavior of materials under anisothermal loading (application to two low-carbon steels), International Journal of Mechanical Sciences 44 (2002) 1947-1963.
• [5] Pietrzyk M., Kuziak R.: Coupling the Thermal-Mechanical Finite-Element Approach with Phase Transformation Model for Low Karbon Steels, Mat. 2. Konf. ESAFORM, ed., J. Covas, Guimaraes (1999) 525- 528.
• [6] Zienkiewicz O. C., Taylor R. L.: The finite element method, Butterworth- Heinemann, Fifth edition vol. 1, 2, 3 (2000).
• [7] Domański T.: Modelowanie numeryczne powierzchniowego hartowania elementów stalowych. Praca doktorska, Częstochowa (2005).
• [8] Bokota A., Domański T.: Numerical analysis of thermo-mechanical phenomena of hardening process of elements made of carbon steel C80U. Archives of Metallurgy and Materials 2 52 (2007) 277-288.
• [9] Silva E. P., Pacheco P. M. C. L., Savi M. A.: On the thermo-mechanical coupling in austenite-martensite phase transformation related to the quenching process, International Journal of Solids and Structures 41 (2004) 1139-1155.
• [10] Białecki M.: Charakterystyki stali, seria F, tom I, Wydawnictwo Śląsk, (1987) 108-129, 155-179.
• [11] Huiping L., Guoqun Z., Shanting N., Chuanzhen H.: FEM simulation of quenching process and experimental verification of simulation results, Material Science and Engineering A 452-453 (2007) 705-714.
• [12] Jasiński J.: Oddziaływanie złoża fluidalnego na procesy nasycania dyfuzyjnego warstwy wierzchniej stali. Seria: Inżynieria Materiałowa Nr 6, Wydawnictwo WIPMiFS, Częstochowa (2003).
• [13] Bokota A., Iskierka S.: Numerical analysis of phase transformation and residual stresses in steel cone-shaped elements hardened by induction and flame methods, Int. J. Mech. Sci. 40 (6) (1998) 617-629.