Opracowanie modelu konstytutywnego dla stali odkształcanych plastycznie w zakresie dwufazowym i modelu kinetyki wydzieleń węglikoazotków niobu

• Autorzy: Kondek T. , Niżnik B.

Warianty tytułu

EN

Modelling of flow stress during two-phase deformation of steels and influence of niobium on precipitation kinetics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono model opisujący naprężenie uplastyczniające i kinetykę przemian fazowych w stalach węglowo-manganowych odkształcanych w zakresie dwufazowym oraz model opisujący proces wydzieleń węglikoazotków niobu w stali z dodatkiem niobu. Współczynniki modeli reologicznych i przemian fazowych wyznaczono metodą analizy odwrotnej, a więc przez optymalizację funkcji celu będącej średniokwadratowym błędem między zmierzonymi i obliczonymi parametrami wyjściowymi procesu. Opracowany model jest modelem fenomenologicznym i dlatego optymalne dopasowanie może być osiągnięte dla różnych kombinacji jego parametrów. Wartości funkcji celu odpowiadające tym kombinacjom mogą tylko nieznacznie różnić się od siebie i być bardzo blisko minimum globalnego. W związku z tym opracowana w pracy metodyka nie może być stosowana do wyznaczania wartości parametrów, które mają sens fizyczny. Metodyka pozwala jedynie wyznaczyć współczynniki modelu, które dają najlepszą dokładność symulacji możliwą do osiągnięcia przez ten model w danych warunkach. Warunkiem koniecznym dla dobrego opisu naprężenia uplastyczniającego w zakresie dwufazowym jest dobór odpowiedniego równania konstytutywnego opisującego to naprężenie w zakresie ferrytu i austenitu. Przedstawiona w pracy metodyka daje bardzo dobre wyniki dla zakresu ferrytu i austenitu i zakłada stosowanie reguły mieszanin, połączonej z modelem przemian fazowych, dla zakresu dwufazowego. Wyznaczenie parametrów opracowanego modelu dla każdego nowego materiału musi polegać na: źWykonaniu badań dylatometrycznych dla danego materiału w celu uzyskania wykresów CTP oraz identyfikacji parametrów modelu przemian fazo wych. źPrzeprowadzeniu prób plastometrycznych w zakre sie jednej i drugiej fazy oraz w zakresie dwufazowym. źIdentyfikacji metodą analizy odwrotnej modelu reologicznego w celu uzyskania krzywych naprężenie uplastyczniające w funkcji odkształcenia dla stałej temperatury i prędkości odkształcenia. Przedstawione w pracy obliczenia parametrów procesu wydzieleniowego w stalach z mikrododatkiem niobu wykazały, że dostępne modele empiryczne (Dutta i in., 2001) dostarczają informacji, które mogą być wykorzystane w modelach numerycznych odkształcania tych stali w zakresie dwufazowym.

EN

Development of new processes of plastic deformation of alloys and increasing possibilities of already existing ones is very often considered independently in two main categories: to obtain the required shape and quality of surface, or to obtain mechanical properties. Increasing expectations of recipients aimed at increasing quality of products cause that these problems must be consider simultaneously. It determines that designing of the technology of the processes should be realized this way that heat treatment of the material is performed during cooling after hot forming. Thus, such parameters of the process should be selected that complex structure and mechanical properties are obtained while high requirements of shape and surface quality are maintained. This objective cannot be reached without application of numerical modelling of phenomena, which take place during thermomechanical processing. The objectives of the present work are to contribute to development and testing of models describing behaviour of steels during deformation in the two-phase range of temperatures. The models for the carbon-manganese steel and microalloyed steel are described and tested. The effect of precipitation in the microalloyed steels on their behaviour is accounted for in the model.

Słowa kluczowe

PL

model konstytutywny; stale odkształcane plastycznie; zakres dwufazowy; model kinetyki wydzieleń; węglikoazotki niobu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 4, Nr 4
• Strony: 154--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys.

Twórcy

autor

Kondek T.

• Zakład Komputerowego Modelowania Procesów Metalurgicznych, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

autor

Niżnik B.

• Zakład Komputerowego Modelowania Procesów Metalurgicznych, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Bibliografia

• Bergstrom, Y., 1970, Dislocation Model for the Stress-Strain Behaviour of Polycrystalline Alpha-Iron with Special Em-phasis on the Variation of the Densities of Mobile and Immobile Dislocations, Mater. Sci. Eng, 5, 193-200.
• Bodin, A., 2002, Intercritical Deformation of Low-Alloy Steels, Grafisch Bedrijf Ponsen & Looijen BV, Corus Group. Chabbi, L., Lehnert, W., 2000, Controlled Hot Forming of Heat Treatment Steel Grades in the Intercritical (y-a)Region, J. Mat. Proc. Techn., 106, 13-22.
• Davenport, S.B., Silk, N.J., Spark, C.N., Sellars, C.M., 1999, Development of Constitutive Equations for the Modelling of Hot Rolling, Mat. Sci. Techn., 16, 1-8.
• Davenport, S.B., Hanlon, D.N., van der Zwaag, S., 2002, On the Effect of Fully Reversed Deformation on the Austenite to Ferrite Phase Transformation in C-Mn Steel, Scripta Materialia, 46, 413-417.
• Dutta B., Palmiere E.J. and Sellars C.M., 1992, Modeling the Kinetics of Strain Induced Precipitation in Nb Microalloyed Steels, Acta Materialia, 49, 785-794.
• Dutta B., Valdes E., Sellars C.M., 2001, Mechanism and Kinetics of Strain Induced Precipitation of Nb(C,N) in Austenite, Acta Metali. Mater., 40, 653-662.
• Gavrus, A., Massoni, E., Chenot, J.L., 1996, An Inverse Analysis Using a Finite Element Model for Identification of Rhe- ological Parameters, Mat. Konf. Metal Forming’96, ed., Pietrzyk, M., Kusiak, J., Hartley, P., Pillinger, I., J. Mat. Proc. Techn., 60, 447-454.
• Gelin, J.C., Ghouati, O., 1994, The Inverse Method for Determining Viscoplastic Properties of Aluminium Alloys, ed., Hartley, P., Pillinger, I., Sturgess, C.E.N., Hall, R., Pietrzyk, M., Kusiak, J., Mat. Konf. Metal Forming'94, Bir¬mingham, J. Mat. Proc. Techn., 34, 435-440.
• Gladman, T., 1997, The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels, The Institute of Materials, London.
• Grosman, F., 1997, Application of a Flow Stress Function in Programmes for Computer Simulation of Plastic Working Processes, J. Mat. Proc. Techn., 64, 169-180.
• Hodgson, P.D., 1993, Mathematical Modeling of Recrytallisation Processes during the Hot Rolling of Steel. The University of Queensland.
• Kondek, T., Pietrzyk, M., 2002, Identyfikacja modeli przemian fazowych w stalach na podstawie próby dylatometrycznej przy stałej prędkości chłodzenia, Informatyka w Technologii Materiałów, 2, 65-80.
• Kuziak, R., Pietrzyk, M., 1999, Finite Element Modelling of Accelerated Cooling of Rods after Rolling, Mat. 41. Konf. MWSP, Baltimore, 405-414.
• Kuziak, R., Pietrzyk, M., 2000, Physical and Mathematical Simulation of Phase Transformation during Accelerated Cooling of Eutectoid Steel Rods, Mat. 42. Konf. MWSP, Toronto, 101-110.
• Lenard, J.G., Pietrzyk, M., Cser, L., 1999, Mathematical and Physical Simulation of the Properties of Hot Rolled Products, Elsevier, Amsterdam.
• Majta, J., 2000, Complete Model for Niobium-Microalloyed Steels Deformed under Hot Working Conditions, Wydawnictwa AGH, Kraków, z. 89.
• Malinowski, Z., Lenard, J.G., Davies, M.E., 1994, A Study of Heat Transfer Coefficient as a Function of Temperature and Pressure,.J. Mat. Proc. Techn.,41, 125-142.
• Mitsoulis, E., 2002, Determination of Elongational Viscosity in a Spin-Line Rheometer by Inverse Analysis, Mat. Konf. ESAFORM 5 on Material Forming, ed., Pietrzyk, M., Mitura, Z., Kaczmar, J., Kraków, 179-182.
• Pietrzyk, M., Kędzierski, Z., Lenard, J.G., 1998, Inverse Analysis Applied to the Evaluation of Rheological and Microstructural Parameters in Hot Forming of Steels, Mat. Konf. NU- MIFORM'98, ed., Huetink, J., Baaijens, F.P.T., Enschede, 163-168.
• Pietrzyk, M., Kuziak, R., Development of the Constitutive Law for Microalloyed Steels Deformed in the Two-Phase Range of Temperatures, Steel GRIPS, 2, 2004, 465-470
• Przybyłowicz, K., 1999, Metaloznawstwo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• Sellars, C.M., Tegart, W.J. McG., 1966, La Relation Entre la Resistance et la Structure dans Deformation a Chaud, Mem. Sei. Rev. Met., 63, 731-746.
• Senuma, T., Suehiro, M., Yada, H., 1992, Mathematical Models for Predicting Microstructural Evolution and Mechanical Properties of Hot Strips, 1SIJInt., 32, 423-432.
• Suehiro, M., Senuma, T., Yada, H., Sato, K., 1992, Application of Mathematical Model for Predicting Microstructural Evolution to High Carbon Steels, ISIJInt., 32, 433-439.
• Szeliga, D., Pietrzyk, M., 2002, Identification of Rheological and Tribological Parameters, Metal Forming Science and Practice, A State-of-the-art Volume in Honour of Professor J,A. Schey's 80th Birthday, ed., Lenard J.G., Elsevier, Amsterdam, 227-258.
• Szyndler D., Problem odwrotny w zastosowaniu do identyfikacji parametrów procesów plastycznej przeróbki metali, praca doktorska, AGH Kraków, 2001.
• Umemoto, M., 1990, Mathematical Model of Phase Transformation from Work-Hardened Austenite, Symp. Math. Mod. of Hot Rolling of Steel, ed., Yue, S., Hamilton, 404-422.
• Umemoto, M., Hiramatsu, A., Moriya, A., Watanabe, T., Nanba, S.,Nakajima, N., Anan, G., Higo, Y., 1992, Computer Modelling of Phase Transformation from Work-Hardened Austenite, ISIJ Int., 32, 306-315.
• Yada, H., 1987, Prediction of Microstructural Changes and Mechanical Properties in Hot Strip Rolling, Symp. on Accelerated Cooling of Rolled Steel, ed., Ruddle, G.E., Crawley, A.F., Winnipeg, 105-119.