Model of phase transformation for niobium microalloyed steels

• Autorzy: Niżnik B. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

PL

Model przemiany fazowej dla stali z mikrododatkiem niobu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of physical and numerical modeling of the kinetics of phase transformation, taking into account the precipitation of niobium carbonitride. Strain induced precipitation is a phenomenon, which controls the evolution of the microstructure in these steels during thermo-mechanical treatment. For the numerical simulation of precipitation Dutta-Sellars model was used, which describes the precipitation kinetics of Nb (C, N) at dislocations in the deformed and non-deformed austenite. The size of precipitates after continuous cooling of steel was calculated using the additivity rule. Numerical model combines a solution of the finite element method with model of phase transitions. Physical modeling included dilatometric study and rolling of rods made of niobium microalloyed steel. Microstructure studies were also carried out. Developed model allowed the assessment of the influence of precipitation on the progress of phase transition. Verification of model prediction by comparison with the experiments carried out in conditions close to semi-industrial is described in the paper, as well.

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania fizycznego oraz model numeryczny opisujący kinetykę przemiany fazowej z uwzględnieniem procesu wydzieleniowego węglikoazotku niobu. Proces ten silnie wpływa na zmiany zachodzące w mikrostrukturze tych stali w trakcie obróbki cieplno - plastycznej. Do symulacji numerycznej procesu wydzieleniowego wykorzystano model Dutty-Sellarsa opisujący kinetykę procesu wydzieleniowego Nb(C, N) na dyslokacjach w austenicie odkształconym i nieodkształconym. Wielkość wydzieleń w warunkach ciągłego chłodzenia stali obliczona została z wykorzystaniem reguły addytywności. Model numeryczny łączy rozwiązanie metodą elementów skończonych z modelem przemian fazowych. Modelowanie fizyczne obejmowało badania dylatometryczne oraz walcowanie prętów ze stali z mikrododatkiem niobu uzupełnione badaniami mikrostruktury. Opracowany model pozwolił na ocenę wpływu procesu wydzieleniowego na postęp przemiany fazowej. Wyniki modelowania zweryfikowano doświadczalnie w warunkach zbliżonych do półprzemysłowych.

Słowa kluczowe

EN

niobium microalloyed steels; model of phase transformation; carbonitride precipitation process; thermomechanical treatment; multiscale modelling

PL

mikrostopowe stale niobu; model przemian fazowych; obróbka cieplno-mechaniczna; modelowanie wielozakresowe

• 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: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 3
• Strony: 731--742
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Niżnik B.

autor

Pietrzyk M.

• Institute For Ferrous Metallurgy, 44-100 Gliwice, 12-14 K. Miarki Str., Poland

Bibliografia

• [1] M. Suehiro, T. Senuma, H. Yada, Application of mathematical model for predicting microstructural evolution to high carbon steels, ISIJ Int. 32, 433-439 (1992).
• [2] M. Pietrzyk, R. Kuziak, T. Kondek, Physical and numerical modelling of plastic deformation of steels in two-phase region, Proc. 46th Conf. MWSP, Chicago, 209-220, (2003).
• [3] T. Kondek, M. Pietrzyk, Identyfikacja modeli przemian fazowych w stalach na podstawie próby dylatometrycznej przy stałej prędkości chłodzenia, Informatyka w Technologii Materiałów 2, 65-80 (2002).
• [4] E. Hadasik, R. Kuziak, R. Kawalla, M. Adamczyk, M. Pietrzyk, Rheological model for simulation of hot rolling of new generation steel strips for automotive industry, Steel Research Int. 77, 927-933 (2006).
• [5] J. G. Lenard, M. Pietrzyk, L. Cser, Mathematical and Physical Simulation of the Properties of Hot Rolled Products, Elsevier, Amsterdam, (1999).
• [6] M. Pietrzyk, R. Kuziak, Development of the constitutive law for microalloyed steels deformed in the two-phase range of temperatures, Steel GRIPS 2, 465-470 (2004).
• [7] D. Szeliga, J. Gawąd, M. Pietrzyk, Inverse Analysis for Identification of Rheological and Friction Models in Metal Forming, Comp. Meth. Appl. Mech. Engrg. 195, 6778-6798 (2006).
• [8] B. Dutta, E. J. Palmiere, C.M. Sellars, Modeling the kinetics of strain induced precipitation in Nb microalloyed steels, Acta Mater. 49, 785-794 (2001).
• [9] B. Dutta, E. Valdes, C. Selars, Mechanism and kinetics of Strain Induced Precipitation of Nb (C, N) in austenite, Acta Metal. Mater. 40, 653-662 (1991).
• [10] R. Kuziak, M. Pietrzyk, Finite Element Modelling of Accelerated Cooling of Rods after Rolling, Proc. 41st Conf. MWSP, Baltimore, 405-414 (1999).
• [11] A. Back, M. Urban, C. Keul, W. Bleck, G. Hirt, Numerical prediction of microstructure in high-strength ductile forgings, Computer Methods in Materials Science 10, 271-278 (2010.
• [12] M. Pietrzyk, Ł. Madej, Ł. Rauch, R. Gołąb, Multiscale modelling of microstructure evolution during laminar cooling of hot rolled DP steel, Archives of Civil and Mechanical Engineering 10, 57-67 (2010).
• [13] D. Kuc, J. Gawąd, Modelling of microstructure changes during hot deformation using cellular automata, Archives of Metallurgy and Materials 56, 523-532 (2011).
• [14] B. Niżnik, M. Pietrzyk, Rheological model for microalloyed steel in the two - phase region of temperatures, accounting for the influence of deformation and precipitation on the phase transformation, Acta Metallurgica Slovaca 13, 179-189 (2007).
• [15] B. Niżnik, M. Pietrzyk, R. Kuziak, Fizyczna i numeryczna symulacja odkształcania stali z mikrododatkiem niobu w zakresie dwufazowym, Proc. Conf. FiMM, Warszawa, 7-12 (2005).
• [16] P. D. Hodgson, R.K. Gibbs, A mathematical model to predict the mechanical properties of hot rolled C-Mn and microalloyed steels, ISIJ Int. 32, 1329-1338 (1992).
• [17] C. M. Sellars, Physical metallurgy of hot working in: hot working and forming processes, ed. Sellars C.M., Davies G.J., The Metals Soc., 3-15 (1979).
• [18] J. Ryś, Stereologia materiałów, Fotobit-Design, (1995).