Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical Simulation of the Phase Transformations in Steels: A Case Study on Newly-Developed Multi-Phase Steels for Drop Forgings

Wojtacha Anna, Opiela Marek

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2021

|

Vol. 15, no 1

126--133

EN

The aim of the work was to determine the diagrams of phase evolution under equilibrium conditions and numerical simulation of austenite phase transformations under non-equilibrium conditions, as well as to determine CCT (Continuous Cooling Transformation) and TTT (Temperature Time Transformation) diagrams with the use of JMatPro software. The subject of the analysis were two newly elaborated multiphase steels assigned for production of forgings: steel A, containing of 0.165% C, 2% Mn, 1.11% Si and steel B, containing 0.175% C, 1,87% Mn, 1% Si, 0.22% Mo and Ti and V microadditions at a concentration of 0.031% and 0.022%, respectively. The performed simulation revealed that the investigated steels have similar critical temperatures under equilibrium conditions: Ac1 ~ 680°C, Ac3 ~ 830°C. The chemical composition of steel B and the interaction of Mo, Ti and V in particular, determine that diffusion transformations, i.e. ferritic and pearlitic, in the elaborated CCT and TTT diagrams are significantly shifted to longer times in relation to the position of these transformations in the diagrams for steel A. A distinct delay also concerns the bainitic transformation. Moreover, it was found that the MS temperature of steel B is slightly lower. The determined CCT and TTT diagrams are essentially helpful in the development of heat and thermo-mechanical treatment conditions for new steel grades.

2

Effect of Plastic Deformation on CCT-Diagram of Multi-Phase Forging Steel

Wojtach A., Opiela M.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2021

|

Vol. 15, no 4

72--80

EN

The paper presents the results of research on the influence of plastic deformation and cooling conditions on microstructure, hardness and a shape of CCT-diagram (Continuous Cooling Transformations) of newly developed multi-phase steel assigned for die forgings, combining high strength, crack resistance and fatigue strength. The diagrams of undeformed and plastically deformed supercooled austenite transformations of steel, containing 0.175% C, 1.87% Mn, 1.0% Si, 0.22% Mo as well as Ti and V microadditions in concentration of 0.031% and 0.022%, respectively, were determined. Dilatometric tests were performed using a Bahr 805 A/D dilatometer. Specimens were austenitized at the temperature of 1000°C for 300 s and successively cooled to ambient temperature at a rate ranging from 60°C/s to 0.1°C/s. In order to determine the influence of plastic deformation on the shape of CCT-diagram, samples were deformed at the temperature of 1000°C, using a 50% degree of deformation, and then cooled in the same rate range as the samples which were not plastically deformed. The tests showed the following temperature results: Ac3 = 960°C, Ac1 = 832°C and a relatively low MS temperature equal 330°C. Plastic deformation of steel at the temperature of 1000°C, prior to the beginning of phase transformations, leads to significant increase in the ferritic transformation range, shifting the temperature of the beginning of this transformation to higher temperature in the entire range of cooling rates. It was also revealed that the specimens, plastically deformed at the austenitizing temperature, exhibit higher hardness compared to the specimens which were not plastically deformed, cooled with the same cooling rate. The elaborated CCT-diagrams of supercooled austenite transformations constitute the basis for correct development of the conditions of thermo-mechanical treatment of forgings from the tested steel.

3

Dilatometric and metallographic studies for verifying phase transformations mesoscale model

Opara J., Zalecki W.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2018

|

T. 70, nr 3

32--39

EN

The aim of the study was to perform a series of dilatometric experiments, which would be used to further verify and validate a phase transformation mesoscale model based on the cellular automata method. As a result of the study, a CCT graph for steel S355J was developed, which was the basis for further studies of phase transformation kinetics. Subsequently, the study of microstructure using light and scanning microscopy allowed for a qualitative determination of the occurrence of individual structural components in each dilatometric sample. The results of the quantitative analysis of microstructures were used to determine the average primary austenite grain size, as well as to develop a digital material representation. The studies of phase transformation kinetics were carried out using an original computer tool for quantitative dilatometric analysis. Thus, the curves of volume fraction changes of individual structural components as a function of time and temperature were obtained on the basis of data directly from the recorded dilatometric tests. The presented results of quantitative dilatometric analysis with final volume fractions of individual structural components for various cooling rates are a valuable source of data for the direct validation of the mesoscale model of phase transformations.

PL

Celem niniejszej pracy było wykonanie serii eksperymentów dylatometrycznych, które posłużą dalszej weryfikacji i walidacji mezoskalowego modelu przemian fazowych opartego na metodzie automatów komórkowych. W efekcie realizacji pracy opracowano wykres CTPc dla stali z gatunku S355J, który stanowił podstawę do dalszych badań kinetyki przemian fazowych. Kolejno wykonanie badań mikrostruktury z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej oraz skaningowej pozwoliło na jakościowe określenie występowania poszczególnych składników strukturalnych w każdej z próbek dylatometrycznych. Wyniki ilościowej analizy mikrostruktur wykorzystano do określania średniej wielkości pierwotnego ziarna austenitu, a także opracowania cyfrowej reprezentacji materiału. Badania kinetyki przemian fazowych zrealizowano za pomocą autorskiego komputerowego narzędzia do ilościowej analizy dylatogramów. Dzięki czemu uzyskano wykresy z przebiegami udziałów objętości poszczególnych składników strukturalnych w funkcji czasu oraz temperatury na podstawie danych pochodzących bezpośrednio z zarejestrowanych przebiegów dylatometrycznych. Zademonstrowane wyniki ilościowej analizy dylatometrycznej z końcowymi udziałami objętości poszczególnych składników struktury dla różnych szybkości chłodzenia stanowią cenne źródło danych do bezpośredniej walidacji mezoskalowego modelu przemian fazowych.

4

Symulacja numeryczna i symulacja fizyczna w skali laboratoryjnej zmian mikrostruktury austenitu w procesie walcowania blach ze stali konstrukcyjnej wielofazowej

Kuziak R., Pidvysots'kyy V., Zalecki W., Molenda R., Łapczyński Z.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

17-23

PL

Na przykładzie stali CP opisano proces budowy kompleksowego modelu matematycznego obejmującego reologię odkształcanego materiału oraz zmiany zachodzące w strukturze austenitu w procesach obróbki plastycznej. Opracowany model matematyczny uwzględnia zależność kinetyki zmian strukturalnych od wielkości początkowego ziarna austenitu, wartości odkształcenia zastępczego i prędkości odkształcenia oraz od temperatury i czasu. Dzięki temu możliwe jest jego implementowanie do programów numerycznych symulujących płynięcie plastyczne materiału i transport ciepła wykorzystujących metodę elementów skończonych. Model matematyczny rozwoju struktury opracowano w oparciu o analizę wyników badań przeprowadzonych z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800. Modele opracowane w badaniach implementowano w komputerowym systemie wspomagającym projektowanie i realizację półprzemysłowego walcowania na gorąco, zaś wyniki przeprowadzonych symulacji z wykorzystaniem tego systemu przedstawione zostaną w prezentacji Pietrzyka i Raucha [1]. W artykule przedstawiono również możliwości symulacji fizycznej procesu walcowania na gorąco blach z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800. Metoda ta pozwala bardzo efektywnie wyznaczyć parametry procesu walcowania dla uzyskania pożądanej struktury blach.

EN

The paper presents development of rheological and microstructural model for evolution of austenite in a multi - phase or Complex Phase (CP) steel subject to thermo-mechanical processing. The model accounts for the effect of prior austenite grain size, effective strain and strain rate, and also temperature and time on the kinetics of microstructural changes and phase transformations. This feature allows its implementation in the numerical models based on FEM for simulation of plastic flow and heat transfer. The microstructure evolution model was developed based upon plastometric tests conducted with Gleeble 3800 simulator. The developed models were implemented into hybrid expert system prepared by Pietrzyk and Rauch to be used for designing hot rolling technology for semi-industrial simulation [1]. The capability of physical simulation using simulator Gleeble 3800 to develop or optimize the parameters of the rolling was also demonstrated in the paper. The method allows the effective determination of the thermo-mechanical processing parameters to achieve the desired microstructure.