Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study of phase transformations in complex phase steel using a mesoscale cellular automaton model Part 1: Modeling fundamentals

Opara Jarosław, Kuziak Roman

Journal of Metallic Materials

|

2020

|

Vol. 72, no. 3

17--31

EN

A two-dimensional mesoscale model based on the concept of hybrid cellular automata is developed to study phase transformations in a complex phase steel during continuous cooling. The model is capable of simulating microstructure evolution with carbon diffusion in the volume and along grain boundaries, γ/α interfaces migration into austenite, as well as formation of bainite and martensite islands during intensive cooling in lower temperatures. In contrast to the classic statistical approaches which are based on the assumption of modeling one point in the material with homogeneous microstructure, the proposed phase transformations’ model in the mesoscale accounts for material heterogeneity. The simulation results in the form of a digital material representation with microstructures and maps showing the carbon concentration field as well as microhardness distribution are presented. One of the main advantages of the model is that has only seven adjustment coefficients that are used in the fitting process.

PL

Dwuwymiarowy mezoskalowy model oparty na koncepcji hybrydowych automatów komórkowych został opracowany w celu badania przemian fazowych w stali wielofazowej podczas ciągłego chłodzenia. Model umożliwia symulację rozwoju mikrostruktury wraz z dyfuzją węgla w objętości, jak i wzdłuż granic ziaren oraz migracją powierzchni międzyfazowych γ/α do austenitu, a także powstawaniem wysp bainitu i martenzytu podczas intensywnego chłodzenia w niższych temperaturach. W odróżnieniu od klasycznych podejść statystycznych, które bazują na założeniu modelowania jednego punktu w materiale o jednorodnej mikrostrukturze, zaproponowany model przemian fazowych w mezoskali umożliwia uwzględnienie warunków niejednorodności materiału. Zaprezentowano wyniki symulacji w postaci cyfrowej reprezentacji materiału z mikrostrukturami oraz mapami przedstawiającymi pola stężenia węgla oraz rozkłady mikrotwardości. Jedną z głównych zalet modelu jest to, że regulowany jest tylko za pomocą siedmiu współczynników w procesie dopasowania.

2

Study of phase transformations in complex phase steel using a mesoscale cellular automaton model part 2: Experiments and validation

Opara Jarosław, Kuziak Roman

Journal of Metallic Materials

|

2020

|

Vol. 72, no. 3

32--44

EN

A two-dimensional mesoscale model based on the concept of hybrid cellular automata was used to study phase transformations in a complex phase steel during continuous cooling. This model enables simulation of the decomposition of austenite into ferrite, bainite, and martensite, accompanied by calculations of volume and grain boundary diffusion of carbon. In effect, as a result, one can observe the morphology of simulated microstructures, corresponding carbon segregation as well as microhardness distribution. These results with the kinetics of austenite to ferrite phase transformation and predicted values of the complex phase steel hardness are the subject of model validation. A series of dilatometric experiments were carried out with constant cooling rates in order to construct a CCT diagram and validate the presented model. The convergence of simulated results with empirical outcomes was confirmed quantitatively using a dedicated goal function and data summaries in the table and graphs. However, some qualitative and quantitative discrepancies in terms of microstructure morphology are indicated which was possible thanks to applying a wide range of different validation parameters of the model. It is emphasized how crucial is the use of appropriate validation methodology.

PL

Dwuwymiarowy mezoskalowy model oparty na koncepcji hybrydowych automatów komórkowych zastosowano do badania przemian fazowych w stali wielofazowej podczas ciągłego chłodzenia. Model ten umożliwia symulację rozpadu austenitu w ferryt, bainit i martenzyt wraz z obliczeniami objętościowej i granicznej dyfuzji węgla. W efekcie można zaobserwować morfologię symulowanych mikrostruktur, odpowiadającą im segregację węgla, a także rozkład mikrotwardości. Wyniki te wraz z kinetyką ferrytycznej przemiany fazowej i przewidywanymi wartościami twardości stali wielofazowej są przedmiotem walidacji modelu. Przeprowadzono szereg eksperymentów dylatometrycznych przy stałych szybkościach chłodzenia w celu opracowania wykresu CTPc i walidacji przedstawionego modelu. Zbieżność wyników symulacji z danymi empirycznymi została potwierdzona ilościowo za pomocą dedykowanej funkcji celu oraz zestawienia danych w tabeli i na wykresach. Jednakże, wskazano na pewne rozbieżności jakościowe i ilościowe pod względem morfologii mikrostruktury, co było możliwe dzięki zastosowaniu szerokiego wachlarza różnych parametrów do walidacji modelu. Podkreślono, jak istotne jest zastosowanie odpowiedniej metodologii walidacji.

3

Wieloetapowa zintegrowana obróbka cieplna wysokowytrzymałych stali konstrukcyjnych o mikrostrukturze wielofazowej

Garbarz B.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2017

|

nr 3-4

76--83

PL

W artykule przedstawiono przegląd stanu badań i zastosowań wieloetapowych zintegrowanych obróbek cieplnych. Obróbki te umoż- liwiają wytworzenie w wyrobach stalowych drobnoziarnistej mikrostruktury wielofazowej. Jednym z często stosowanych etapów zintegrowanych obróbek cieplnych jest operacja Q&P (quenching and partitioning) – hartowanie częściowe i rozsegregowanie węgla (z powstałego martenzytu do nieprzemienionego austenitu). Mikrostruktura wielofazowa w stalach wysokowytrzymałych składają- ca się z drobnych ziaren ferrytu, bainitu, martenzytu i austenitu resztkowego w różnych kombinacjach i w różnych proporcjach umoż- liwia uzyskanie korzystnego połączenia wysokich właściwości mechanicznych i dobrej ciągliwości, przy ograniczeniu zawartości pierwiastków stopowych.

EN

The current state of the art in the areas of research and application of multi-step integrated heat treatments has been presented in the paper. These processes allow to produce fine-grained multi-phase microstructure in steel products. One of the frequently used steps of multi-step integrated heat treatments is a Q&P (quenching and partitioning) operation, forcing carbon to partition from the produced martensite to the un-transformed austenite. The multi-phase microstructure in high-strength steels comprising fine grains of ferrite, bainite, martensite and retained austenite – in various proportions and quantities – enables to obtain the attractive combination of high strength properties and good ductility, with the limited content of alloying elements.

4

Effect of dual beam laser welding on microstructure–property relationships of hot-rolled complex phase steel sheets

Morawiec M., Różański M., Grajcar A., Stano S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 17, no. 1

145--153

EN

The work addresses microstructure–property relationships of hot-rolled complex phase steel sheets subjected to various conditions of dual beam laser welding. The article also contains a comparison between single-spot and twin-spot laser welding. Test-related joints were made using a Yb:YAG disc laser having a maximum power of 12 kW and a welding head enabling the focusing of a laser beam on two spots. The tests involved investigating the effect of power distribution on the macrostructure, microstructure and mechanical properties of joints. Microscopic investigations revealed the stabilisation of some fraction of retained austenite in the intercritical heat affected zone (ICHAZ) of joints. The application of the second beam resulted in tempering-like effects in the martensite of the fusion zone and in the HAZ, favourably reducing the hardness of the joint. The use of bifocal welding enabled the obtainment of a 10% hardness reduction in the fusion zone as against single-spot laser beam welding.

5

Modified Twin-Spot Laser Welding of Complex Phase Steel

Różański M., Morawiec M., Grajcar A., Stano S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

1999--2008

EN

The work addresses modified methods of twin-spot laser welding of complex phase steel sheets and investigates the effects of laser beam distribution on the macrostructure, microstructure and hardness. The research-related results were obtained for the beam power distributions of 50%-50%, 60%-40% and 70%-30%. Test joints were made using a Yb:YAG disc laser with a maximum power of 12 kW and a welding head by means of which it was possible to focus a laser beam on two spots. It was found that the change in the laser beam distribution affects geometrical features of the joint. The application of the second beam of lower power enables obtaining tempering-like effects, which finally lead to the beneficial hardness reduction both in the fusion zone and in heat-affected zone. The identification of various microstructural constituents in different zones of the joint was performed using light microscopic micrographs and scanning electron images.