Numerical prediction of microstructure in high-strength ductile forging parts

• Autorzy: Back A. , Urban M. , Keul C. , Bleck W. , Hirt G.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The automotive industry has an ongoing request for lighter, stiffer and at the same time cheaper parts to maintain the economic and technical progress. Especially in case of safety relevant components a combination of high stiffness and sufficient ductility is required. Regarding these demands the main subject of this project was to improve the mechanical properties of forging steel alloys by employing a high-strength and ductile bainitic microstructure while maintaining a cost effective process chain for the high-stressed forged parts. Then again the need of a bainitic microstructure entails high experimental effort for identifying the process parameters and geometries that enable the target microstructure. Hence, the second aim in this project is to prove if by easy process simulation sufficient results for the prediction of microstructure can be provided. The implemented numerical approach is based on FEM simulations of the forging and cooling combined with deformation-cooling-time-temperature-transformation diagrams.

PL

Przemysł samochodowy charakteryzuje ciągły wzrost zapotrzebowania na lżejsze, bardziej wytrzymałe i przy tym tańsze części, aby możliwe było utrzymanie ekonomicznego i technologicznego postępu. Połączenie wysokiej wytrzymałości i plastyczności jest wymagane szczególnie w przypadku części mających wpływ na bezpieczeństwo. Aby spełnić te wymagania, celem niniejszej pracy jest poprawa własności mechanicznych stali poprzez zastosowanie wysokowytrzymałych, plastycznych stali o strukturze bainitycznej, przy utrzymaniu efektywnego ekonomicznie procesu wytwarzania dla stali wysokowytrzymałych. W tym celu opracowano nowy skład chemiczny stali i zaproponowano cykl wytwarzania tej stali. Dla zmniejszenia liczby kosztownych badań doświadczalnych do identyfikacji j parametrów procesu i kształtu przedkuwek, które umożliwiłyby uzyskanie docelowej mikrostruktury, opracowano numeryczny model przewidujący rozwój mikrostruktury stali w trakcie wytwarzania. Model numeryczny opiera się na symulacjach MES procesów kucia i chłodzenia połączonych z wykresami odkształcenie-chłodzenie-czas-temperatura-przemiana.

Słowa kluczowe

EN

FEM; forging; cooling; microstructure prediction; steel alloy development

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, No. 4
• Strony: 271--278
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Back A.

autor

Urban M.

autor

Keul C.

autor

Bleck W.

autor

Hirt G.

• Institute of Metal Forming (IBF), RWTH Aachen University, Aachen, Germany,

Bibliografia

• Bhadeshia, H.K.D.H., 2001, Bainite in steels, IOM Communications Ltd., 2nd Ed., Cambridge University Press, London.
• Cristinacce, M., Reynolds, P. E., 1996, Fundamentals and Applications of Microalloying Forging Steels, TMS, Warrendale, PA, 29-43.
• Fang, F., Yong, Q., Yang, C, Su, H., 2009, Microstructure and Precipitation Behavior in HAZ of V and Ti Microalloyed Steel, Steel Research International, 16, 68-72, 77.
• Fischer, M., Gerdemann, F., Bleck, W., 2009, Object based quantitative analysis of complex multiphase microstructures in steel, TMS 2009 - 138th Annual Meeting & Exhibition, San Francisco (CA), 101-109.
• Gladman, T., 1997, The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels, The Institute of Materials, London, 341-348.
• Johnson, A.W., Jacobson, S.H., 2002, On the convergence of generalized hill climbing algorithms, Discrete Applied Mathematics, 119 (1-2), 37-57.
• Lemaitre, C, Dierickx, P., 2006, Steels for high performance diesel engines, New Development in Long and Forged Products Proceedings, 29-36.