Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanisms of plastic deformation in light high-manganese steel of TRIPLEX type

Sozańska-Jędrasik Liwia, Borek Wojciech, Mazurkiewicz Janusz

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 5

art. no. e137412

EN

In this scientific publication, research results of two newly developed hot-rolled Fe-Mn-Al-C (X105) and Fe-Mn-Al-Nb-Ti-C (X98) types of steel were compared. These types of steel are characterized by an average density of 6.68 g/cm³, a value 15% lower compared to conventional structural steel. Hot rolling was carried out on a semi-industrial line to evaluate the effect of hot plastic deformation conditions with different cooling variants on the structure. The detailed analysis of phase composition as well as microstructure allows us to state that the investigated steel is characterized by an austenitic-ferritic structure with carbides precipitates. The results of the transmission electron microscopy (TEM) tests of both types of steel after hot rolling showed the occurrence of various deformation effects such as shear bands, micro bands, and lens twins in the microstructure. Based on the research undertaken with the use of transmission electron microscopy, it was found that the hardening mechanism of the X98 and X105 steel is deformation-induced plasticity by the formation of shear bands (SIP) and micro shear bands (MBIP).

2

An SEM/EBSD study of shear bands formation in Al-0.23%wt.Zr alloy deformed in plane strain compression

Paul H., Uliasz P., Miszczyk M., Skuza W., Knych T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

145-150

EN

The crystal lattice rotations induced by shear bands formation have been examined in order to investigate the influence of grain boundaries on slip propagation and the resulting texture evolution. The issue was analysed on Al-0.23wt.%Zr alloy as a representative of face centered cubic metals with medium-to-high stacking fault energy. After solidification, the microstructure of the alloy was composed of flat, twin-oriented, large grains. The samples were cut-off from the as-cast ingot in such a way that the twinning planes were situated almost parallel to the compression plane. The samples were then deformed at 77K in channel-die up to strains of 0.69. To correlate the substructure with the slip patterns, the deformed specimens were examined by SEM equipped with a field emission gun and electron backscattered diffraction facilities. Microtexture measurements showed that strictly defined crystal lattice re-orientations occurred in the sample volumes situated within the area of the broad macroscopic shear bands (MSB), although the grains initially had quite different crystallographic orientations. Independently of the grain orientation, their crystal lattice rotated in such a way that one of the f111g slip planes became nearly parallel to the plane of maximum shear. This facilitates the slip propagation across the grain boundaries along the shear direction without any visible variation in the slip plane. A natural consequence of this rotation is the formation of specific MSB microtextures which facilitates slip propagation across grain boundaries.

PL

W pracy analizowano wpływ rotacji sieci krystalicznej wywołanej pojawieniem się pasm ścinania na propagacje poślizgu poprzez granice ziaren oraz na ewolucje tekstury. Badania prowadzono na próbkach stopu Al-0.23%wag.Zr, jako reprezentatywnym dla grupy metali o średniej i dużej energii błędu ułożenia. W stanie wyjściowym w mikrostrukturze stopu dominowały duże, silnie spłaszczone ziarna, bliźniaczo względem siebie zorientowane. Z odlanego wlewka wycinano próbki w ten sposób, ze płaszczyzny zblizniaczenia usytuowane były równolegle do płaszczyzny ściskania. Badania zachowania umocnieniowego analizowano w próbie nieswobodnego ściskania prowadzonej w temperaturze 77K. Próbki odkształcano do zakresu -50% zgniotu. Analizę zmian strukturalnych prowadzono w oparciu o pomiary orientacji lokalnych w SEM wyposażonym w działo o emisji polowej. Wyniki pomiarów orientacji lokalnych pokazują, że w obszarach zajmowanych przez makroskopowe pasma ścinania występuje ścisle zdefiniowana tendencja rotacji sieci krystalicznej, pomimo, że początkowe ziarna posiadały silnie zróznicowana orientacje. Niezależnie od orientacji poszczególnych ziaren, w obszarze makroskopowych pasm ścinania ich sieć krystaliczna rotuje w taki sposób, ze w każdym ziarnie jedna z płaszczyzn {111}zmierza do nałożenia się z płaszczyzną maksymalnych naprężeń ścinających. Umożliwia to propagacje poślizgu poprzez granice ziaren wzdłuż kierunku ścinania bez widocznej zmiany w kierunku poślizgu. Naturalna konsekwencja takiej rotacji jest uformowanie się specyficznej tekstury 'wnętrza' makroskopowych pasm ścinania.

3

Strain-Stress Conditions of Shear Band Formation during CEC Processing on a New MachinewithControl Back-Pressure

Richert J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 2

391-408

EN

The results of experimental investigations of the CEC processes, performed on a new special hydraulic press with control back-pressure, are presented for the first time. Due this very advantageous conditions of plastic deformation very interesting and unique experimental results, enabling accurate determination of the directions of shear bands formation were obtained. It has been observed that after very large plastic deformation of the solution heat-treated 6082 alloy, taking squares in the presence of high hydrostatic pressure, he the surface of the deformed samples an easily noticed relief is formed, resulting from the formation of numerous intersecting shear bands. It has been found that under conditions of hydrodynamic lubrication, all shear bands are formed at the angle of 45° this the extrusion direction and their intersection occurs at the angle of 90°. Such mechanism of shear bands formation allowed determining the true state of strain and stress, occurring in the deformation zone of the CEC processes.

PL

W niniejszej pracy po raz pierwszy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesów cyklicznego wyciskania (CWS) przeprowadzonych na nowej, specjalnej prasie hydraulicznej z kontrolowanym przeciwciśnieniem. Dzięki zapewnieniu bardzo korzystnych warunków odkształcania plastycznego uzyskano interesujące i unikalne wyniki badań eksperymentalnych, pozwalające na wyraźne ujawnienie kierunków tworzenia pasm ścinania. Mianowicie stwierdzono, że po bardzo dużych odkształceniach plastycznych przesyconego stopu 6082, realizowanych w obecności wysokiego ciśnienia hydrostatycznego, na powierzchni odkształconych próbek powstaje łatwo zauważalny relief pochodzący od tworzenia się licznych, wzajemnie przecinających się pasm ścinania. Stwierdzono, że w przypadku zastosowania bardzo dobrych warunków smarowania narzędzi, wszystkie pasma ścinania tworzą się pod kątem 45° do kierunku wyciskania, a ich wzajemne przecinanie zachodzi pod kątem 90°. Taki mechanizm tworzenia pasm ścinania pozwolił na określenie rzeczywistego stanu odkształcenia i naprężenia, wystepującego w kotlinie odkształcenia procesów CEC.

4

Twinning and shear band formation in channel-die compressed silver single crystals identified by acoustic emission method

Jasieński Z., Pawełek A., Piątkowski A., Ranachowski Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

29-33

EN

In the paper there are presented the results of investigations of the relations between acoustic emission (AE) and the mechanisms of twinning as well as shear band formation and propagation in silver single crystals of {112}<111> orientation, subjected to channel-die compression tests at ambient temperature. The results were obtained using an AE analyzer of a new generation, installed recently at the Institute of Metallurgy and Materials Science, and were compared with those obtained also for single Ag crystals of the same orientation, tested at the room and at liquid nitrogen (-196°C) temperatures, but registered applying an AE analyzer of older generation, used until now. The results of AE measurements obtained using the new analyzer allowed to plot the acoustograms obtained with the application of Windowed Fast Fourier Transform (FFT) method for analysis of large experimental data sets (4 X 132 Msamples). This allowed the authors to attack the problem of identification of the strain mechanisms leading to formation of different dislocation systems.

PL

W artykule zaprezentowano zależność pomiędzy natężeniem generowanego sygnału emisji akustycznej (EA), a mechanizmami bliźniakowania i tworzenia oraz rozwoju pasm ścinania w monokryształach srebra o orientacji {112}<111>, poddanych nieswobodnemu ściskaniu w komorze kanalikowej w temperaturze otoczenia. Badania prowadzono przy pomocy analizatora EA nowej generacji zainstalowanego w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN. Otrzymane rezultaty porównano z wynikami testów ściskania monokryształów srebra o tej samej orientacji prowadzonych przy temperaturze pokojowej oraz przy temperaturze cieklego azotu (-196°C) przy zastosowaniu analizatora EA starszej generacji. Wyniki badan nowszym analizatorem zostały przedstawione w postaci akustogramów uzyskanych za pomocą algorytmu Okienkowej Szybkiej Transformaty Fouriera, zaprojektowanego do obróbki obszernych zbiorów danych eksperymentalnych (4x132x10do 6 próbkowań). Zastosowanie metody akustogramów pozwoliło autorom artykułu na identyfikacje mechanizmów odkształcenia w badanym materiale, prowadzących do uformowania sie różnych systemów dyslokacji.

5

Effect of shear bands on texture evolution in middle-high stacking fault energy metals as characterized on model polycrystalline copper

Paul H., Driver J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

19-27

EN

Periodic crystal lattice rotations within compact clusters of shear bands (SB), developed in copper (purity of 99.98%), have been characterized to examine the role of lattice re-orientation within grains on slip propagation across grain boundaries. Polycrystalline copper (grain size 50m) was deformed 50% in plane strain compression at room temperature to form two sets of well-defined macroscopic shear bands (MSB). The deformation-induced sub-structures and local changes in crystallographic orientations were investigated by FEG-SEM, equipped with high resolution EBSD. In all the deformed grains examined (within MSBs) a strong tendency to strain-induced re-orientation could be observed. Their crystal lattice rotated in such a way that one of the {111} slip planes became nearly parallel to the direction of maximum shear. A natural consequence of this rotation is the formation of a specific MSB microtexture which facilitates slip propagation across grain boundaries without any visible variation in the slip direction although the slip plane did not coincide exactly in the adjacent grains.

PL

W pracy analizowano zmiany orientacji sieci krystalicznej w obszarach zwartych pakietów makroskopowych pasm ścinania (PS) w polikrystalicznej miedzi o czystości 99.98% i o wyjściowej wielkości ziaren 50μm. Szczególna uwagę skoncentrowano na zagadnieniu propagacji PS poprzez granice ziaren. Próbki odkształcano w płaskim stanie w próbie nieswobodnego ściskania, w temperaturze otoczenia, do momentu, gdy następowało uformowanie się dwu rodzin makroskopowych pasm ścinania. Rozwój tekstury dyslokacyjnej oraz zmiany orientacji analizowano za pomocą systemów pomiaru orientacji lokalnych w mikroskopie skaningowym i transmisyjnym. We wszystkich analizowanych ziarnach w obszarze makroskopowych pasm ścinania obserwowano silna tendencje do rotacji sieci krystalicznej. Kierunek rotacji związany był z obrotem sieci krystalicznej do takiego położenia, w którym jedna z płaszczyzn typu {111} pokrywa się z płaszczyzną ścięcia. Naturalna konsekwencja takiej rotacji jest uformowanie się specyficznej mikrotekstury makroskopowych pasm ścinania. Rotacja ta umożliwia także propagacje pasm poprzez granice ziaren bez widocznej zmiany w kierunku ścięcia.

6

Description of viscoplastic flow accounting for shear banding

Nowak Z., Perzyna P., Pęcherski R. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 2

217-222

EN

The subject of the study is concerned with ultra fine grained (ufg) and nanocrystalline metals (nc-metals). Experimental investigations of the behaviour of such materials under quasistatic as well as dynamic loading conditions related with microscopic observations show that in many cases the dominant mechanism of plastic strain is multiscale development of shear deformation modes – called shear banding. The comprehensive discussion of these phenomena in ufg and nc-metals is given in [1], [2] and [3], where it has been shown that the deformation mode of nanocrystalline materials changes as the grain size decreases into the ultrafine region. For smaller grain sizes (d < 300 nm) shear band development occurs immediately after the onset of plastic flow. Significant strain-rate dependence of the flow stress, particularly at high strain rates was also emphasized. Our objective is to propose a new description of viscoplastic deformation, which accounts for the observed shear banding. Viscoplasticity model proposed earlier by P e r z y n a [4], [5] was extended in order to describe the shear banding contribution. The shear banding contribution function, which was introduced formerly by P e c h e r s k i [6], [7] and applied in continuum plasticity accounting for shear banding in [8] and [9] as well as in [10] and [11] plays pivotal role in the viscoplasticity model. The derived constitutive equations were identified and verified with application of experimental data provided in paper [2], where quasistatic and dynamic compression tests of ufg and nanocrystalline iron specimens of a wide range of mean grain size were reported. The possibilities of the application of the proposed description for other ufg and nc-metals are discussed.

PL

Przedmiotem studiów są drobnoziarniste oraz nanokrystaliczne metale. Badania doświadczalne zachowania się takich materiałów w warunkach obciążeń quasistatycznych oraz dynamicznych, w powiązaniu z obserwacjami mikroskopowymi, wykazują, że w wielu wypadkach dominującym mechanizmem odkształcenia plastycznego jest wieloskalowy rozwój form ścinania – zwany zwojem pasmami ścinania. Wyczerpująca dyskusja tych zjawisk zawarta jest w [1], [2] i [3], gdzie wykazano, że forma odkształcenia w materiałach drobnoziarnistych zmienia się, kiedy rozpatrujemy materiały o coraz mniejszym ziarnie. Dla materiałów o średniej wielkości ziarna mniejszej niż 300 nm obserwuje się rozwój pasm ścinania zaraz po inicjacji odkształcenia plastycznego. Podkreślono także znaczący wpływ prędkości odkształcenia na naprężenie płynięcia. Naszym celem jest propozycja nowego opisu odkształcenia lepkoplastycznego, w którym uwzględnia się udział obserwowanego rozwoju pasm ścinania. Model lepkoplastyczności proponowany wcześniej przez P e r z y n e [4], [5] został rozszerzony z wykorzystaniem opisu udziału pasm ścinania. Podstawową rolę w proponowanym modelu lepkoplastyczności odgrywa funkcja udziału pasm ścinania wprowadzona przez P e c h e r s k i e g o [6], [7] i zastosowana w kontynualnej teorii plastyczności z udziałem pasm ścinania w [8] i [9] oraz w [10] i [11]. Dokonano identyfikacji oraz weryfikacji wyprowadzonych równań konstytutywnych z zastosowaniem danych doświadczalnych otrzymanych w testach quasistatycznego i dynamicznego ściskania dla serii próbek wykonanych z drobnoziarnistego i nanokrystalicznego żelaza o szerokim zakresie średniej wielkości ziarna [2]. Przedyskutowano możliwości zastosowania proponowanego opisu do innych metali o budowie drobnoziarnistej i nanokrystalicznej.

7

Rozwój tekstury odkształcenia i rekrystalizacji w stopie CuZn30 uzyskanym w operacjach odlewania ciągłego. Krytyczna rola pasm ścinania

Paul H., Janas K., Bydałek A., Balcerek D.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 18/1

245--250

PL

W pracy analizowano rozwój tekstury jaki następuje w silnie odkształconych (do 69%) oraz częściowo i całkowicie zrekrystalizowanych blachach stopu CuZn30. Materiałem wsadowym dla procesu walcowania były wlewki uzyskane w operacjach poziomego odlewania ciągłego. Badania zmian teksturowych prowadzono w oparciu o techniki pomiaru orientacji w SEM. Wykazano silny związek orientacji identyfikowanych jako składowe wewnętrznej mikrotekstury pasm ścinania zarówno na rozwój tekstury stanu zdeformowanego jak i na selekcję orientacji początkowych zarodków w procesie rekrystalizacji w tym na rozwój składowej sześciennej.

EN

The effect of shear bands on the deformation and the recrystallization texture formation has been investigated in CuZn30 alloy obtained by continuous casting within the range of high reductions. Substantial progress in understanding of the bands formation and their influence on the cube{100}<001> grain formation was possible thanks to systematic local orientation measurements using SEM/EBSD technique. It was shown that the smaller contribution of the S-component, the absence of cube grains.

8

Role of shear bands in forming the texture image of deformed copper alloys

Stalony-Dobrzański F., Bochniak W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

1089-1102

EN

The paper shows that the development of texture in deformed copper alloys depends on acroscopic localisation of plastic flow induced by shear bands. Investigations carried out on CuZn30, CuNi25, CuSn5P alloys comprised thier cross-rolling, structural observations and precise measurements of texture. It has been found that the shear bands, generated during rolling, „cut out“ in the material blocks of macroscopic size ehich while undergoing mutual displacement, determine its texture.

PL

Praca dowodzi, że rozwój tekstury w odkształcanych stopach miedzi uzależniony jest od lokalizacji plastycznego płynięcia spowodowanej przez pasmach ścinania. Badania przeprowadzone na stopach CuZn30, CuNi25, CuSn5P obejmowały ich krzyżowe walcowanie oraz obserwacje strukturalne i precyzyjne pomiary tekstury. Stwierdzono, że pasma ścinania generowane podczas walcowania „wycinają“ w materiale bloki o makroskopowej wielkości, które ulegając wzajemnym przemieszczeniom decydują o jego teksturze.

9

Modeling of the initiation and propagation of the shear band using the coupled cafe model

Madej L., Talamantes-Silva J., Howard I. C., Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 3

563-573

EN

A study of the possibilities given by the multi scale CAFE method for the parallel modeling of the microshear and shear band propagation in steels during deformation is presented in this work. The developed model is based on the idea of multi scale CAFE approach developed at Sheffield University in England, and used for the Charpy test modeling. Modeling of the microshear bands development in microscale, shear bands development in mezoscale and material response based on those processes in macroscopic scale is possible using this multi scale computational technique. The models composing space of cells, definition of neighborhood and definition of transition rules for two problems, crack initiation in the deformed materials and development of micro shear bands, is described in the paper. Both models are implemented into the finite element code. The results of simulations of Charpy tests and compression in channel dies are presented.

PL

Niniejsza praca stanowi wstęp do badań nad możliwościami zastosowania metody CAFE do modelowania zjawiska powstawania i propagacji pasm ścinania w odkształcanym materiale. Opracowywany model bazuje na metodologii wieloskalowej analizy CAFE opracowanej w przeciągu ostatnich czterech lat na Uniwersytecie Sheffield w Wielkiej Brytanii i z powodzeniem zastosowanej do modelowania testu Charpy’iego. Poprzez zastosowanie tej metody możliwe jest jednoczesne modelowanie zjawisk zachodzacych w mikroskali — powstawanie mikropasm ścinania, mezoskali – rozwój makropasm ścinania, oraz makroskali — odpowiedź materiału na powyższe zjawiska. W pracy przedstawiono opis modelu obejmujący przestrzenie komórek oraz definicje sąsiedztwa i reguł przejścia dla dwóch zagadnień, propagacji pęknięć w materiałach odkształcanych oraz rozwoju mikropasm ścinania. Obydwa modele zostały połączone z programem z metody elementów skończonych. W pracy przedstawiono wyniki symulacji próby Charpy’ego oraz plastometrycznej próby kanalikowej.

10

Modeling of crystallographic texture development in metals accounting for micro-shear bands

Kowalczyk-Gajewska K., Gambin W., Pęcherski R. B., Ostrowska-Maciejewska J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 3

575-593

EN

The rigid-plastic model for the single grain is developed in which the velocity gradient is split into two parts connected with crystallographic slip and micro-shear bands respectively. For crystallographic slip the regularized Schmid law proposed by Gambin is used. For the micro-shear bands the framework with the function fMS that accounts for the contribution of this mechanism into the total plastic deformation described by Pecherski is applied. Different constitutive equations for the plastic spin due to two considered mechanisms of plastic deformation are used. The presented model is applied to simulate crystallographic texture evolution in the polycrystalline element.

PL

Opracowano sztywno-plastyczny model pojedynczego ziarna,w którym tensor gradientu prędkości został rozbity na dwie części związane odpowiednio z poślizgiem krystalograficznym i mikropasmami ścinania. Dla poślizgu krystalograficznego zastosowano regulryzowane prawo Schmida zaproponowane w pracy [8]. Dla mikropasm ścinania użyto formalizmu rozwiniętego w [18], gdzie uwzględnia się ich udział w przyroście deformacji plastycznej poprzez funkcje fMS. Zastosowane zostały różne równania konstytutywne dla części spinu plastycznego wywołanych rozważanymi dwoma mechanizmami deformacji plastycznej. Zaprezentowany model wykorzystano w symulacji rozwoju tekstury krystalograficznej w elemencie polikrystalicznym

11

Crystallography of the copper-type shear bands

Paul H.

Archives of Metallurgy

|

2002

|

Vol. 47, iss. 2

205-215

EN

The microtextural changes within macroscopic shear bands (MSBs) in high purity aluminium and copper single crystals with {112}(111) initial orientation, deformed by channel die compression, have been studied in detail. Systematic measurements of single orientations by SEM/EBSD and TEM/CBED clearly show that the investigated crystals are stable only in a global sense. The occurrence of the first set of MSBs is connected with a local lattice rotation towards the {001}<110> orientation. In particular, this process directs the (111) slip plane, towards a shear plane and the activation of new, highly stressed {111}<101>+{111}<011>->CP{111}<112> slip systems, is documented. The deformed matrix near MSBs represents a relatively more stable behaviour, and the group of the orientations situated near the C{112}<111>-C{4 4 11}<11 11 8> positions describes it.

PL

W pracy analizowano mikrosteksturowe zmiany zachodzące w obszarze makroskopowo obserwowanych pasm ścinania (MSBs), w monokryształach aluminium i miedzi o orientacji wyjściowej {112}<111>, odkształcanych w próbie nieswobodnego ściskania. Pomiary orientacji lokalnych z wykorzystaniem techniki TEM/CBED a zwłaszcza SEM/EBSD, umozliwiajacej konstruowanie map orientacji, tzw. Orientation Imaging Maps (OIM) wskazuja, że badane kryształy są stabilne jedynie w sensie globalnym. Pojawienie się pierwszej rodziny makroskopowych pasm ścinania związane jest z lokalną zmianą orientacji, obserwowaną na figurze biegunowej jako rozmycie w kierunku orientacji {001}<110>. Jednym ze skutków rotacji sieci krystalicznej wewnątrz obszaru pasma, jest zmiana nachylenia płaszczyzny poślizgów współpłaszczyznowych CP(111) w kierunku nałożenia się z płaszczyzna ścinania a także aktywacja operujących na tej plaszczyźnie poślizgów typu: {111}<101>+{111}<011>->CP{111}<112>. Zmiany orientacji obserwowane w obszarach poza pasmem są znacznie mniejsze i mogą być opisane ciągiem położeń: C{112}<111>-D{4 4 11}<11 11 8>.