Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The structure of a general materials genome approach to the design of new steel grades for specific properties

Xu W., LU Q., Xu X., van der Zwaag S.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 3

382--394

EN

In this work we review and reformulate a general alloy design methodology based on thermodynamic and kinetic principles, employing the genetic algorithm as the optimization scheme. The new approach relies on two key concepts: the ‘translator’ and the ‘creator’. The ‘translator’ is the conversion of the desired (thermo-)mechanical properties into required microstructures using known microstructure-property relationships. The ‘creator’ translates quantifiable microstructural parameters into metallurgical and economical parameters, i.e. composition, heat treatment parameter and cost, again employing established metallurgical principles. In the case of well defined ‘translator’ and ‘creator’ functions the model allows simultaneous, human intervention free optimization of alloy composition and key heat treatment parameters, i.e., austenitization temperatures and ageing temperatures, so as to fulfill multiple design criteria and eventually to achieve the desired microstructure. The elementary version of the model, not defining the ‘translator’ or ‘creator’ modules explicitly has applied to the design of ultra high strength (UHS) stainless steel and was validated by experiments on prototype alloys. The model was subsequently extended to take into account the alloying cost by adding a cost factor to various alloying elements, and is shown to provide valuable guidelines to the design and modification of alloy compositions and has the capacity to optimize strength and material cost in an integrated manner. In this manuscript the new conceptual approach to alloy design is reformulated in a more generic and abstract manner and new extensions of the model to the design of high temperature resistant steels (both creep steels and fire resistant steels) and abrasion resistant steels are discussed, and some preliminary results are shown.

PL

W pracy omówiono metodę projektowania stopów wykorzystującą zasady termodynamiki i kinetyki i stosując algorytmy genetyczne w procedurze optymalizacyjnej. Metoda polega na zastosowaniu dwóch głównych pojęć: translatora i kreatora. Translator jest zamianą wymaganych własności termomechanicznych na wymaganą mikrostrukturę, wykorzystując znane zależności między tymi parametrami. Kreator stosuje ustalone zasady metalurgiczne i zamienia ilościowe parametry mikrostruktury w parametry metalurgiczne i ekonomiczne, tzn. skład chemiczny, parametry obróbki cieplnej i koszty. W przypadku dobrze zdefiniowanych funkcji translatora i kreatora model pozwala na równoczesną optymalizację, z interwencją człowieka,dla składu chemicznego oraz dla parametrów obróbki cieplnej, tzn temperatury austenityzacji i temperatury starzenia. W ten sposób spełnione są różne kryteria projektowania i ostatecznie uzyskiwana jest wymagana mikrostruktura. Podstawowa wersja modelu, która nie definiuje modułów translatora i kreatora w sposób jawny, została zastosowana do projektowania stali nierdzewnych o podwyższonej wytrzymałości (ang. Ultra High Strength - UHS). Otrzymane wyniki zostały zweryfikowane doświadczalnie. Następnie model został rozszerzony i uwzględniono koszt dodatków stopowych poprzez wprowadzenie czynnika kosztów dla różnych pierwiastków stopowych. W ten sposób uzyskano cenne wskazówki dla projektowania i modyfikacji składu chemicznego i możliwość optymalizacji w sposób zintegrowany wytrzymałości materiału i kosztów jego wytwarzania. W niniejszej pracy to podejście zostało dalej uogólnione i stworzono nowe rozszerzenie modelu dla projektowania stali żaroodpornych, stali odpornych na pełzanie w wysokich temperaturach i stali odpornych na zużycie ścierne. Zamieszczone zostały wstępne wyniki uzyskane z nowej wersji modelu.

2

Nowoczesne materiały kompozytowe zastępujące tradycyjne materiały odlewnicze

Mierzwa P., Olejnik E., Janas A.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

Vol. 12, iss. 1s

137--142

PL

W pracy przedstawiono możliwość przekształcenia klasycznych materiałów odlewniczych w kompozyty in situ. Materiały te znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, a szczególnie w przemyśle wydobywczym. Przekształcenie stopu klasycznego w materiał kompozytowy, wpływa wyraźnie na poprawę jego właściwości mechanicznych. W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano nowy materiał inżynierski, który wytworzono metodą syntezy objętościowej z wykorzystaniem reakcji SHSB. Zastosowana metoda pozwala umocnić klasyczne materiały odlewnicze zarówno lokalnie, jak również objętościowo. Umocnienie to polega na syntezie cząstek ceramicznych w kąpieli metalowej, bezpośrednio w jednoetapowym procesie odlewniczym. Materiałem wyjściowym do badań było staliwo manganowe, które w wyniku przeprowadzonej reakcji syntezy, przekształcono w kompozyt typu MMCs. Fazą wzmacniającą nowego materiału były ceramiczne cząstki węglika tytanu. Prezentowane w niniejszej pracy wyniki, wskazują na znaczną poprawę zarówno właściwości mechanicznych, jak i użytkowych otrzymanego materiału kompozytowego, dotyczy to takich parametrów, jak twardości i odporności na ścieranie.

EN

The study presents an opportunity to transform the traditional casting materials into in situ composites, the latter ones being currently used on a growing scale in various sectors of the industry, especially in the extractive industries. The transformation of standard alloy into a composite considerably improves the mechanical properties. As a result of the experiment, a new engineering material was produced by the method of bulk synthesis and an SHSB reaction. The method enables hardening of the traditional casting materials, both locally and in the whole volume of the material. The hardening is obtained by the synthesis of ceramic particles in a metal bath, directly in a one-step casting process. The starting material for research was cast manganese steel which, as a result of the reaction of synthesis, was converted into an MMCs type composite. The reinforcing phase in the new material were ceramic particles of titanium carbide. The results presented in this paper show a significant improvement in both mechanical and performance properties of the composite material obtained, this also applying to parameters such as hardness and abrasive wear resistance.

3

Studying possibilities to improve the functional properties of metallurgical rolls

Stradomski Z., Pirek A., Stachura S.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 1 spec.

313--316

EN

The paper presents results of investigations and authors’ opinion on improving functional properties of metallurgical rolls cast from G200CrMoNi 4-3-3 cast steel, one of most often used for rolls in section mills. These mills feature quicker than flat rolls wear of tool’s pass, what requires more frequent regeneration. The machining requires a relatively low hardness, which is ensured by the pearlitic matrix of cast steel studied. The authors suggest to achieve the optimisation of tribological properties through adjustment of the chemical composition or/and modification of the heat treatment. In the study presented only the carbon content was slightly inereased (having carbide-forming elements in view) resulting in the increase in ledeburitie carbides. However, this most obvious way of improving the abrasive wear resistance increases the threat of rolls cracking and therefore requires verification using the fracture mechanics method. Statistical analysis of randomly selected few dozens of rolls have shown for this grade of cast steel a trend to reduce the carbon content by the manufacturer, maintaining it at the lower range of limits specified by the standard and not to increase it. The analysis of the wear mechanism of surfaces of worn out rolls made of G200CrMoNi 4-3-3 cast steel allows making suggestions on the possibilities of heat treatment changes, what also has been presented in the paper.