Application of the Cellular Automata method to modelling lower bainite in steels

• Autorzy: Jabłoński G. , Pawłowski B. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie automatów komórkowych do modelowania przemiany bainitycznej w stalach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Cellular automata model for bainitic transformation in steels is presented in the paper. Discrete character of the CA method allowed to reproduce character of precipitation of carbides in the bainitic ferrite. Numerical tests have shown that the model predicts qualitatively well physical phenomena occurring during the bainitic transformation. Although the quantitative accuracy concerning morphology of bainite and kinetics of transformation is not satisfactory, the predictive capabilities of the model are much wider comparing to the existing conventional models. It is expected that further research focused on identification of the model parameters should improve the accuracy noticeably.

PL

W pracy przedstawiono model przemiany bainitycznej w stalach wykorzystujący metodę automatów komórkowych. Dyskretny charakter tej metody pozwolił na odtworzenie węglików w ferrycie bainitycznym. Przeprowadzone testy numeryczne wykazały, że model opisują jakościowo poprawnie zjawiska zachodzące podczas przemiany bainitycznej. Wprawdzie dokładność jakościowa modelu nie jest satysfakcjonująca, to jednak możliwości obliczeniowe tego modelu są znacznie szersze w porównaniu ze stosowanymi obecnie modelami konwencjonalnymi. Można oczekiwać, że dalsze badania w kierunku identyfikacji parametrów modelu powinny poprawić w sposób znaczący jego dokładność ilościową.

Słowa kluczowe

EN

cellular automata model; bainitic transformation; lower bainite

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, No. 1
• Strony: 51--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys.

Twórcy

autor

Jabłoński G.

autor

Pawłowski B.

autor

Pietrzyk M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland,

Bibliografia

• Abinandanan, T.A., Haider F., Martin G., 1998, computer simulations of diffusional phase Transformations: Monte Carlo algorithm and application to precipitation of ordered phases, Acta Materialia, 46, 4243-4255.
• Bhadeshia, H.K.D.H., 2001, Bainite in steels, University Press, Cambridge.
• Bhadeshia, H.K.D.H., Edmonds, D.V., 1980, The mechanism of bainite formation in steels, Acta Metallurgica, 28, 1265-1273.
• Christian, J.W., 1975, The theory of transformation in metals and alloys, Pergamon Press, Oxford.
• Donnay, B., Herman, J.C., Leroy, V., Lotter, U., Grossterlinden, R., Pircher, H., 1996, Microstructure Evolution of C-Mn Steels in the Hot Deformation Process: The STRIPCAM Model, Proc. 2nd Conf Modelling of Metal Rolling Processes, eds, Beynon, J.H., Ingham, P., Teichert, H., Waterson, K., London, 23-35.
• Hofmann, H., Mattissen, D., Schaumann, T.W., 2009, Advanced Cold Rolled Steels for Automotive Applications, Steel Research International, 80, 1, 22-28.
• Honeycombe, R.W.K., Pickering, F.B., 1972, Ferrite and bainite in alloy steels, Metallurgical and Materials Transactions B,3, 1099-1112.
• Jabłoński G., 2011, Zastosowanie metody automatów komórkowych do modelowania przemian fazowych w stalach bainitycznych, MSc thesis, AGH, Kraków (in Polish).
• Kooi, B.J., 2004, Monte Carlo simulations of phase transformations caused by nucleation and subsequent, Physical Review B, 70, 224108/1-12.
• Kumar, M., Sasikumar, R., Kesavannair, P., 1998, Competition between nucleation and growth of ferrite from austenite -studies using cellular automaton simulations, Acta Materialia, 46, 6291-6303.
• Kundu, S., Dutta, M., Ganguly, S., Chandra, T., 2004, Prediction of phase transformation and microstructure in steel using cellular automaton technique, Scripta Materialia, 50, 891-895.
• Kuziak, R., Skóra, M., Węglarczyk, S., Packo, M., Pietrzyk, M., 201 la, Computer aided design of the manufacturing chain for fasteners, Computer Methods in Materials Science, 11, 243-250.
• Kuziak, R., Pidvysots'kyy, V., Węglarczyk, S., Pietrzyk, M., 2011b, Bainitic steels as alternative for conventional carbon-manganese steels in manufacturing of fasteners -simulation of production chain, Computer Methods in Materials Science, 11, 443-462.
• Lan, Y.J., Li, D.Z., Li, Y.Y., 2004, Modeling austenite decomposition into ferrite at different cooling rate in low-carbon steel with cellular automaton method, Acta Materialia, 52, 1721-1729.
• Luzginova, N.V., Zhaoa, L., Sietsma, J., 2008, Bainite formation kinetics in high carbon alloyed steel, Materials Science and Engineering A, 481-482 A, 766-769.
• Mahnken, R., Schneidt, A., Tschumak, S., Maier, H.J., 2011, On the simulation of austenite to bainite phase transformation, Computational Materials Science, 50, 1823-1829.
• Militzer, M., 2011, Phase field modeling of microstructure evolution in steels, Current Opinion in Solid State and Materials Science, 15,106-115.
• Morozov, Y.D., Matrosov, M.Y., Nastich,S.Y., Arabei, A.B., 2008, New generation of high-strength tube steels with a ferrite-bainite structure, Metallurgist, 52,450-456.
• Opara, J., 2009, Ocena możliwości zastosowania automatów komórkowych do modelowania przemiany austenit-ferryt, MSc thesis, AGH, Kraków (in Polish).
• Pernach, M., Pietrzyk, M., 2008, Numerical solution of the diffusion equation with moving boundary applied to modeling of the austenite-ferrite phase transformation, Computational Materials Science, 44, 783-791.
• Pernach, M., Pietrzyk, M., 2011, Wyznaczanie twardości martenzytu w stalach dp poprzez rozwiązanie równania dyfuzji z ruchomą granicą, Proc. 2nd Kongres Mechaniki Polskiej, Poznań, (in Polish), (CD ROM).
• Pietrzyk, M., Madej, Ł., Rauch, Ł., Gołąb, R., 2010, Multiscale modelling of microstructure evolution during laminar cooling of hot rolled DP steel, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 10, 57-67.
• Scheil, E., 1935, Anlaufzeit der Austenitumwandlung, Arch. Eissenhuttenwesen, 12, 565-67.
• Sidhu, G., Bhole, S.D., Chena, D.L., Essadiqi, E., 2011, An improved model for bainite formation at isothermal temperatures, Scripta Materialia, 64, 73-76.
• Suehiro, M., Senuma, T., Yada, H., Sato, K., 1992, Application of mathematical model for predicting microstructural evolution to high carbon steels, 32, ISIJ International, 433-439.
• Szeliga, D., Pietrzyk, M., 2011, Multiscale models and metamodels in application to metal forming simulations, Proc. MEFORM2011, Freiberg, 364-369.
• van Bohemena, S.M.C., Sietsma, J., 2010, The kinetics of bainite and martensite formation in steels during cooling, Materials Science and Engineering A, 527A, 6672-6676.
• Waengler, S., Kawalla, R., Kuziak, R., 2008, High strength-high toughness bainitic steels alloyed with niobium for long products, steel research international, 79, spec. ed. Metal Forming Conf, 2, 273-279.
• Zając, S., Schwinn, V., Tackę, K.H., 2005, Characterization and quantification of complex bainitic microstructures in high and ultra-high strength linepipe steels, Materials Science Forum, 500-501,387-394.
• Zhang, L., Zhang, C.B., Wang, Y.M., Wang, S.Q., Ye, H.Q., 2003, A cellular automaton investigation of the transformation from austenite to ferrite during continuous cooling, Acta Materialia, 51, 5519-5527.