Numerical investigation of the static recrystallization inhomogeneities across the plate thickness during continuous annealing

• Autorzy: Sitko M. , Madej Ł. , Perzyński K. , Kwiaton N. , Kuziak R. , Radwański K.

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna niejednorodności rozwoju mikrostruktury na grubości pasma podczas ciągłego wyżarzania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Analysis of static recrystallization inhomogeneities along the thickness of the cold rolled ferritic-pearlitic steel during continuous annealing process is the main goal of the present paper. The multiscale concurrent Cellular Automata Final Element (CAFE) model is used during the numerical investigation. The general concept of the CA algorithm of static recrystallization phenomenon is evaluated. The multiscale model of cold rolling based on the digital material representation (DMR) concept is used to accurately predict deformation energy distribution along the microstructure features and provide input data for the CA model. The final material morphology and recrystallization volume fractions after recrystallization in different plate locations: near the surface, in the middle of a plate, respectively, are evaluated. Finally, examples of obtained results of recrystallized microstructures are compared with the experimental data, to validate the approach.

PL

Celem niniejszej pracy jest analiza numeryczna niejednorodności rozwoju mikrostruktury na grubości pasma stali ferrytyczno-perlitycznej podczas ciągłego wyżarzania. W pracy wykorzystano bieżny model wieloskalowy na bazie metody elementów skończonych połączonej z metodą automatów komórkowych ( Cellular Automata Finał Element - CAFE). Model wieloskalowy walcowania na zimno oparto na idei cyfrowej reprezentacji materiału do dokładnego określenia energii zmagazynowanej w materiale w wyniku odkształcenia plastycznego, która zostanie wykorzystana jako jeden z parametrów początkowych modelu automatów komórkowych.Następnie przedstawiono wyniki w postaci morfologii materiału wraz z odpowiadającymi ułamkami części zrekrystalizowanej po procesie nagrzewania odpowiednio: przy powierzchni oraz w środku płyty. Uzyskane wyniki obliczeń numerycznych zostały porównane z danami eksperymentalnymi w celu walidacji modelu.

Słowa kluczowe

EN

cellular automata; static recrystallization; cold rolling

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 15, No.3
• Strony: 371--379
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Sitko M.

• AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland

autor

Madej Ł.

• AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland

autor

Perzyński K.

• AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Ave. 30-059 Krakow, Poland

autor

Kwiaton N.

• Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Eisenhiittenstrafie 99, 38239 Salzgitter, Germany

autor

Kuziak R.

• Institute for Ferrous Metallurgy, 12-14 Karola Miarki St., 44-100 Gliwice, Poland

autor

Radwański K.

• Institute for Ferrous Metallurgy, 12-14 Karola Miarki St., 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• Bayram, A., Uguz, A., Ula, M., 1999, Effects of microstructure and notches on the mechanical properties of dual-phase steels, Materials Characterization, 43, 259-269.
• Fei, C., Ke, Q., Zhenshan, C., Xinmin, L., 2014, Modeling the dynamic recrystallization in austenitic stainless steel using cellular automaton method, Computational Materials Science, 83, 331-340.
• Gorecki, G., Madej, L., Pietrzyk, M., 2014, Computer system for the design of optimal thermal cycles in the continu¬ous annealing of DP steels, Journal of Machine Engineering, 1, 74-83.
• Haider, C, Madej, L., Pietrzyk, M., 2014, Discrete micro-scale cellular automata model for modelling phase transformation during heating of dual phase steels, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 14, 96-103.
• Humphreys, F.J., Hatherly, M., 1995, Recrystallization and Related Annealing Phenomena, Elsevier.
• Kapoor, R., Paul, B., Raveendra, S., Samajdar, I., Chakravartty, J.K., 2009, Metallurgical and Materials Transactions A, 40A, 818.
• Madej, L., Rauch, L., Perzynski, K., Cybulka, P., 2011, Digital Material Representation as an efficient tool for strain in-homogeneities analysis at the micro scale level, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 11, 661 -679.
• Madej, L., Sieradzki, L., Sitko, M., Perzynski, K., Radwanski, K., Kuziak, R., 2013, Multi scale cellular automata and finite element based model for cold deformation and annealing of a ferritic-pearlitic microstructure, Computa¬tional Materials Science, 77, 172-181
• Madej, L., Szyndler, J., 2013, Effect of number of grains and boundary conditions on digital material representation deformation under plane strain, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 14, 360-369.
• Popova, E., Staraselski, Y., Brahme, A., Mishra, R.K., Inal, K., 2015, Coupled crystal plasticity - Probabilistic cellular automata approach to model dynamic recrystallization in magnesium alloys, International Journal of Plasticity, 66, 85-102.
• Raabe, D., Hantcherli, L., 2005, 2D cellular automaton simulation of the recrystallization texture of an IF sheet steel under consideration of Zener pinning, Computational Materials Science, 34, 299-313.
• Radwanski, K., 2015, Application of FEG-SEM and EBSD methods for the analysis of the restoration processes occurring during continuous annealing of Dual-Phase steel strips, Steel Research International, DOI: 10.1002/srin.201400361.
• Seyed Salehi, M., Serajzadeh, S., 2012, Simulation of static recrystallization in non-isothermal annealing using a coupled cellular automata and finite element model, Computational Materials Science, 53, 145-152.
• Sieradzki, L., Madej, L., 2012, Modeling of the static recrystallization with cellular automata method and digital material representation approach, Metal Forming 2012: proceedings of the Nth international conference on Metal Forming: Steel Research International; spec, ed., 1139-1142.
• Sieradzki, L., Madej, L., 2013, A perceptive comparison of the cellular automata and Monte Carlo techniques in application to static recrystallization modeling in polycrystalline materials, Computational Materials Science, 67, 156-173.
• Sitko, M., Madej, L., 2014, Development of dynamic recrystallization model based on Cellular Automata approach, Key Engineering Materials, 622-623, 617-624.
• Ying, Z., Xianghua, L., Hailiang, Y., 2014, Cellular automaton simulation of hot deformation of TRIP steel, Computational Materials Science, 81, 104-112.