Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical modelling and validation of precipitations kinetics in advanced creep resistant austenitic steel

Vujic S., Farooq M., Sonderegger B., Sandström R., Sommitsch C.

Computer Methods in Materials Science

|

2012

|

Vol. 12, No. 3

175--182

EN

The austenitic steel Sanicro 25 is one of the most promising austenitic steels for the application in superheater tubes in coal fired thermal power plants. In this work, the microstructural evolution of this material during heat treatment and thermal ageing has been investigated. The investigations were carried out by light microscopy (LIMI), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Scheil calculations were carried out by thermo-kinetic software MatCalc to analyse the solidification process which indicates Nb(C,N), Cr2N and Laves phase in the melt. Long term precipitation calculations predict the formation of five precipitate types in Sanicro 25: M23C6, Z-phase, Nb(C,N), Laves and Cr2N. Phase fractions and mean radii evolution of precipitates were calculated and compared to the experimental results. Calculated precipitate evolution shows good compliance with experimental data.

PL

Stal austenityczna Sanicro 25 jest jedną z obiecujących stali do zastosowań na rury w wymiennikach ciepła w elektrowniach węglowych. W niniejszej pracy przeprowadzono badania rozwoju mikrostruktury podczas obróbki cieplnej i sztucznego starzenia tych stali. Badania wykonano za pomocą mikroskopu optycznego (LOM), skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), elektronowego mikroskopu transmisyjnego (TEM) i spektroskopu (EDS). Obliczenia metodą Scheila przeprowadzono wykorzystując oprogramowanie MatCalc. Analizowano proces krzepnięcia, w którym powstają fazy Nb(C,N), Cr2N oraz faza Lavesa. Obliczenia długoterminowego procesu wydzielania wykazały, że w Sanicro 25 powstaje 5 różnych faz: M23C6, faza-Z, Nb(C,N), faza Lavesa oraz Cr2N. Obliczone ułamki objętości poszczególnych faz oraz średni promień rosnących wydzieleń zostały porównane z wynikami doświadczeń i otrzymano dobrą zgodność.

2

Particle distance distributions and their effect on precipitation strengthening

Sonderegger B., Holzer I., Kozeschnik E., Sommitsch C.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 1

148-153

EN

In this work, a general formulation of particle distances in glide planes is derived for arbitrary size distributions. The approach is designed to use the results of Wagner-Kampmann-type models. Size distributions are represented by a set of precipitate classes, where each class contains precipitates of a specific radius and a corresponding number density. The outputs of the calculation are not only particle distances, but particle distance distributions. This representation provides the convenience that any user-defined criterion for the precipitate-dislocation interaction can be applied; e.g. the side condition that at least one third of all spaces between obstacles have to be "open" for dislocation movement in order to allow plastic deformation. As a result, the combination of distribution function and side condition allows a direct calculation of the precipitates strengthening effect. It is shown, that the accordance of simulation and measurements is very promising. The method thus provides the potential to bridge the gap between the simulation of precipitate parameters and the quantitative calculation of precipitate strengthening.

PL

W pracy sformułowano metodę oceny odległości pomiędzy cząstkami w płaszczyznach poślizgu dla dowolnego rozmiaru cząstek wydzieleń. Metoda jest przystosowana do wykorzystania wyników z modelu typu Wagnera-Kampmanna. Rozkład wielkości cząstek jest reprezentowany przez zbiór klas wydzieleń, w którym każda klasa zawiera wydzielenia o pewnym specyficznym promieniu i odpowiadającej im gęstości. Wynikiem obliczeń są nie tylko odległości między cząstkami, ale także rozkład tych odległości. Zaletą takich wyników jest możliwość zastosowania dowolnie sformułowanego przez użytkownika kryterium interakcji wydzielenie-dyslokacja, na przykład warunek, że aby możliwe było odkształcenie plastyczne, co najmniej jedna trzecia wszystkich odległości między przeszkodami musi być otwarta dla ruchu dyslokacji. W rezultacie kombinacja funkcji rozkładu odległości i podanego kryterium pozwala na bezpośrednią ocenę umocnienia wydzieleniowego. W artykule wykazano, że symulacje dają wyniki zgodne z obserwacjami doświadczalnymi. Metoda jest zatem krokiem w kierunku wy-pełnienia luki pomiędzy symulacjami parametrów procesu wydzieleniowego i oceną umocnienia wydzieleniowego.

3

Modelling of microstructure evolution in hot work tool steels during service

Krumphals F., Wlanis T., Sommitsch Ch., Holzer I., Sonderegger B., Wieser V.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 2

228-233

EN

Hot work tool steels are commonly in use as tools for manufacturing processes of metallic materials at elevated temperatures. To establish a reliable lifetime prediction of the tool, it is necessary to characterize the initial microstructure as well as its evolution during service since the material properties depend on the microstructural configuration. The investigated X38CrMoV5-1 hot work tool steel, which has a body centered cubic lattice structure, forms a distinct dislocation cell and subgrain structure, respectively. In this work a dislocation model for thermal creep using the rate theory with particular consideration of the subgrain boundary behaviour is applied [1]. The subgrains limit the dislocation movement and their diameter is a key parameter in determining the creep rate under many conditions. Prior computations using a dislocation dynamics technique show that the emergence of an organized subgrain structure results as a consequence of elastic energy minimization. The choice of a dislocation model has many advantages over phenomenological models and equations of state with variables not identified with microstructural features in hot work tool steels. For a detailed description of the dislocation density evolution under thermal and cyclic mechanical loads, the dislocation model is adapted to consider both creep and concurrent appearing of low cycle fatigue. Several impacts of different load cases on the microstructure evolution are demonstrated. Simultaneously, the influence of precipitation size evolution and distribution on dislocation movement is considered. The model is compared with experimental investigations of inelastic strains in tools used for hot extrusion applications, i.e. for both container [2] and die [3]. [1] N.M. Ghoniem et al.: "A dislocation model for creep in engineering materials", Res Mechanica 29, 197-219, 1990 [2] C. Sommitsch et al.: "Modelling of creep-fatigue in containers during aluminium and copper extrusion", Computational Materials Science 39, 55-64, 2007 [3] W. Mitter et al.: "Lifetime prediction of hot work tool steels", Lab. Report, Journal of Heat Treatment and Materials Science (HTM), 52, 1997

PL

Tematem pracy jest przewidywanie czasu pracy narzędzi w warunkach eksploatacyjnych. Końcowe własności wyrobu zależą od jego początkowej mikrostruktury oraz zmian tej mikrostruktury podczas wytwarzania. Dlatego za główny cel pracy postawiono sobie modelowanie rozwoju mikrostruktury podczas procesu obróbki cieplnej oraz pracy narzędzi w warunkach eksploatacyjnych. Modelowanie ewolucji mikrostruktury ze szczególnym uwzględnieniem kinetyki wydzieleń wykonano z wykorzystaniem pakietu MatCalc. W pracy analizie poddano stal narzędziową X38CrMoV5-1 o strukturze bcc, która tworzy wyraźną strukturę dyslokacyjną oraz podziarnową. Wykonane obliczenia numeryczne poddano również weryfikacji doświadczalnej.