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

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

Nowa generacja stali ultradrobnoziarnistych z efektem TRIP

Gołaszewski A.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 7-8

38--40

PL

Rozwój zaawansowanych stali o dużej wytrzymałości miał na celu osiągnięcie zarówno dużej wytrzymałości, jak i wysokiej plastyczności. Jednym z niezaprzeczalnych osiągnięć w tej dziedzinie jest opracowanie stali typu TRIP o plastyczności indukowanej przemianą martenzytyczną. W ramach projektu NANOSTAL na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej stworzono nową technologię wytwarzania stali z efektem TRIP, o ultradrobnoziarnistej mikrostrukturze, której skutkiem jest korzystny zespół właściwości wytrzymałościowych i plastycznych.

EN

A rapid development in Advanced High–Strength Steels – AHSS was expected to lead to achieving two contradictory properties of steel: high strength and high ductility. Therefore, the recent development in TRIP steels production (TRansformation Induced Plasticity) is considered as one of the most significant achievements in this field. It is due to their unique combination of properties which are particularly useful in the automotive industry. Due to their outstanding properties, TRIP steels have become particularly interesting for the research team of the NANOSTAL project implemented at the Faculty of Materials Science and Engineering. Within the project, a new technology of producing ultrafine grained steel with TRIP effect has been developed. As a result, a favourable combination of strength and plastic properties has been achieved.

5

Komputerowy system wspomagający projektowanie technologii walcowania blach cienkich ze stali wielofazowych

Rauch Ł., Bzowski K., Bednarski K., Kuziak R., Radwański K., Pietrzyk M.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 2

129--135

PL

W artykule opisano komputerowy system wspierający projektowanie technologii walcowania blach ze stali wielofazowych. Do modelowania złożonych procesów metalurgicznych występujących w procesie walcowania zastosowano heterogeniczne architektury komputerowe. Zasadniczym celem pracy było uzyskanie integracji dziedzinowo zorientowanego systemu VirtRoll z platformą Scalarm działającą na bazie architektury usług sieciowych SOA (ang. Service Oriented Architecture) i umożliwiającą masowe zrównoleglenie oraz analizę parametryczną. Szczególny nacisk położono na aspekty bezpieczeństwa integracji oraz udostępniania zasobów. W artykule opisano następującą funkcjonalność systemu: przepływ informacji przy modelowaniu walcowania, dziedzinowo zorientowany system do interpretacji badań doświadczalnych, integracja tego systemu z platformą do analizy parametrów procesu. Ponadto, omówione zostały możliwości zastosowania opracowanego rozwiązania w praktyce jak i potencjalne korzyści ekonomiczne wynikające z tego zastosowania.

EN

The paper describes the computer system for the design of rolling technology for multiphase steel strips. Heterogeneous computational infrastructures were applied to study complex metallurgical processes occurring during rolling. The goal of the work was achieved by integration of a domain-oriented system (VirtRoll) with a platform for massive parameter studies (Scalarm) on the basis of Service Oriented Architecture (SOA). In particular, technological and security aspects of the integration and permissions delegation are discussed in the paper. The following aspects of the system are describe: a workflow of studying rolling processes with the parameter study approach, the domain-oriented system for conducting metallurgical experiments, its integration with the platform for parameter studies along with its enhancements, a sample use of the developed solution and its potential business benefits.

6

Formation of ferritic-bainitic structure with retained austenite in subeutectoid steel

Gołaszewski A., Szawłowski J., Świątnicki W.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

121--126

EN

An attempt to form a ferritic-bainitic microstructure with retained austenite in 35CrSiMn5-5-4 steel was undertaken. In order to obtain such a structure, the process of annealing in the intercritical region followed by the process of austempering was applied. JMatPro simulations, austenite quantitative analysis after annealing in the intercritical region and dilatometric tests were conducted to design the heat treatment. The dilatometric studies have shown that in order to determine the appropriate values of Ac1 and Ac3 temperatures, much lower heating rates should be used than the standard heating rate. The transmission electron microscopy (TEM) investigations revealed that in steel after annealing in the intercritical region followed by low temperature austempering the structure composed of ferrite and carbide-free bainite was formed. Mechanical tests demonstrated that after application of the designed heat treatment, 35CrSiMn5-5-4 steel gains an interesting set of mechanical properties.

PL

Podjęto próbę wytworzenia w stali struktury ferrytyczno-bainitycznej z austenitem szczątkowym. W celu wytworzenia takiej struktury zastosowano proces wyżarzania w zakresie międzykrytycznym, a następnie hartowania z przystankiem izotermicznym. Do zaprojektowania obróbki cieplnej wykorzystano symulacje za pomocą programu JMatPro, analizę ilościową austenitu po wyżarzaniu w zakresie międzykrytycznym oraz badania dylatometryczne. Badania dylatometryczne wykazały, iż do wyznaczenia właściwych temperatur Ac1 i Ac3 należy stosować znacznie mniejsze niż standardowe szybkości grzania. Badania za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) ujawniły, iż w stali wyżarzanej w zakresie międzykrytycznym, a następnie hartowanej z przystankiem izotermicznym została wytworzona struktura złożona z ferrytu i bezwęglikowego bainitu. Badania mechaniczne wykazały, iż po zastosowaniu zaprojektowanej obróbki stal 35CrSiMn5-5-4 uzyskuje interesujący zespół właściwości mechanicznych.

7

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.

8

Fizyczna i numeryczna symulacja ciągłego wyżarzania blach cienkich ze stali wielofazowych

Kuziak R.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 1

4--8

PL

Blachy cienkie ze stali wielofazowych do zastosowań w konstrukcji samochodu wytwarzane są z wykorzystaniem metody ciągłego wyżarzania. Z uwagi na wymaganą wysoką wytrzymałość i ciągliwość tych blach, parametry profilu temperaturowego procesu wyżarzania muszą być dokładnie wyznaczone i kontrolowane. W artykule przedstawiono możliwości metod symulacji fizycznej i numerycznej w zagadnieniach projektowania technologii ciągłego wyżarzania blach ze stali DP. Dla wstępnego wyznaczenia parametrów profilu temperaturowego przeprowadzono obliczenia termodynamiczne z wykorzystaniem programu ThermCalc. Do obliczeń segregacji węgla w procesie wyżarzania wykorzystano program DICTRA, zaś do modelowania przemian fazowych podczas nagrzewania i chłodzenia zastosowano równanie JMAK. Obliczenia te pozwoliły na zaprojektowanie parametrów doświadczeń symulacyjnych, które następnie przeprowadzono za pomocą symulatora Gleeble 3800. Celem symulacji fizycznej było zweryfikowanie parametrów profilu temperaturowego w procesie ciągłego wyżarzania, zaprojektowane z wykorzystaniem metody symulacji numerycznej. Wyniki symulacji fizycznej procesu wyżarzania były spójne z wynikami symulacji numerycznej.

EN

Sheets of multiphase steel used for the autobody construction are being produced with the application of continuous annealing process. Due to the high strength and ductility requirements, the thermal cycle parameters of continuous annealing must be precisely established and controlled. The paper presents capabilities of the physical and numerical simulation to design the continuous annealing process of DP steels. The progress of phase transformation strongly depends on the thermodynamic conditions defined by the thermal profile parameters. Therefore, ThermoCalc program was used to predict the phase transformation occurring under equilibrium conditions, and the DICTRA program was used to model the carbon segregation during continuous annealing. The JMAK equation was used to predict the phase transformations occurrence during continuous annealing. These calculations allowed the design of physical simulation experiments that were conducted with Gleeble 3800 simulator with the aim of optimizing the thermal profile parameters. The results of the physical and numerical simulation compared fairly well.

9

Taśmy ze stali wielofazowch dla przemysłu samochodowego

Dziedzic M., Turczyn S.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2003

|

Vol. 70, nr 4

153--158

PL

W artykule przedstawiono osiągnięcia w zakresie wytwarzania taśm ze stali wielofazowych, przeznaczonych głównie na karoserie samochodowe. Podano charakterystykę najczęściej stosowanych w nowoczesnym przemyśle samochodowym gatunków stali, takich jak DP, TRIP, CP oraz martenzytycznych. Szczegółowo omówiono proces walcowania na gorąco i na zimno taśm ze stali wielofazowych.

EN

Production achievements of multi-phase steel assigned mainly for car body sheets are presented. Most often used in modern automotive industry grades of steel such as DP, TRIP, CP and martensitic are characterized. Hot and cold rolling of strips made from these steels was detailed discussed.