Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Zastosowanie modelu numerycznego do analizy przemysłowego procesu walcowania prętów

100%

Niżnik B. , Pietrzyk M.

|

2010

|

tom T. 62, nr 4

15-20

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego przebiegu przemian fazowych w pręcie ze stali konstrukcyjnej niskowęglowej z mikrododatkiem niobu. Modelowanie obejmowało hipotetyczny proces przemysłowy walcowania i chłodzenia prętów żebrowanych. Model numeryczny wykorzystuje metodę elementów skończonych i równania opisujące kinetykę przemian fazowych. Równania kinetyki uwzględniają wpływ procesu wydzieleniowego oraz gęstości dyslokacji na postęp przemian fazowych w oparciu o model cząstkowy, stosujący metodę zmiennych wewnętrznych, opisujący zmiany gęstości dyslokacji w trakcie i po odkształceniu, niezależnie w austenicie i w ferrycie. W celu zaprezentowania możliwości obliczeniowych opracowanego modelu numerycznego dla skali mikro i nano włączono go do programu El_temp, który wykorzystuje metodę elementów skończonych. Obliczone tą metodą bieżące lokalne wartości temperatury, naprężenia i odkształcenia po wprowadzeniu do modelu przemian fazowych, dają możliwość określenia rozkładu ułamka objętości faz w końcowym produkcie.

EN

This article gives the results of numerical modelling of phase transformations in a low-carbon niobium microalloyed constructional steel bar. The modelling included the hypothetical industrial rolling and cooling of ribbed bars. The numerical model uses the finite-element method and equations describing the kinetics of phase transformations. The kinetics equations took into consideration the influence of the precipitation process and dislocation density on the progress of phase transformations based on a partial model, which uses the internal-variable method and describes changes in dislocation density during and after the deformation, independently for austenite and ferrite. In order to present its calculation capabilities for micro- and nanoscale, the developed numerical model was included into El_temp software, which uses the finite-element method. The current local temperature, stress and deformation values calculated by this method after the introduction into the model of phase transformation provide an opportunity to determine the distribution of phase volume fracture in the final product.

2

Model of phase transformation for niobium microalloyed steels

100%

Niżnik B. , Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

tom Vol. 56, iss. 3

731-742

EN

The paper presents the results of physical and numerical modeling of the kinetics of phase transformation, taking into account the precipitation of niobium carbonitride. Strain induced precipitation is a phenomenon, which controls the evolution of the microstructure in these steels during thermo-mechanical treatment. For the numerical simulation of precipitation Dutta-Sellars model was used, which describes the precipitation kinetics of Nb (C, N) at dislocations in the deformed and non-deformed austenite. The size of precipitates after continuous cooling of steel was calculated using the additivity rule. Numerical model combines a solution of the finite element method with model of phase transitions. Physical modeling included dilatometric study and rolling of rods made of niobium microalloyed steel. Microstructure studies were also carried out. Developed model allowed the assessment of the influence of precipitation on the progress of phase transition. Verification of model prediction by comparison with the experiments carried out in conditions close to semi-industrial is described in the paper, as well.

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania fizycznego oraz model numeryczny opisujący kinetykę przemiany fazowej z uwzględnieniem procesu wydzieleniowego węglikoazotku niobu. Proces ten silnie wpływa na zmiany zachodzące w mikrostrukturze tych stali w trakcie obróbki cieplno - plastycznej. Do symulacji numerycznej procesu wydzieleniowego wykorzystano model Dutty-Sellarsa opisujący kinetykę procesu wydzieleniowego Nb(C, N) na dyslokacjach w austenicie odkształconym i nieodkształconym. Wielkość wydzieleń w warunkach ciągłego chłodzenia stali obliczona została z wykorzystaniem reguły addytywności. Model numeryczny łączy rozwiązanie metodą elementów skończonych z modelem przemian fazowych. Modelowanie fizyczne obejmowało badania dylatometryczne oraz walcowanie prętów ze stali z mikrododatkiem niobu uzupełnione badaniami mikrostruktury. Opracowany model pozwolił na ocenę wpływu procesu wydzieleniowego na postęp przemiany fazowej. Wyniki modelowania zweryfikowano doświadczalnie w warunkach zbliżonych do półprzemysłowych.

3

Weryfikacja modelu rozwoju mikrostruktury stali z mikrododatkiem niobu odkształcanej w zakresie dwufazowym

80%

Niżnik B. , Pietrzyk M. , Kuziak R.

|

tom nr 7-8

28-32

4

Fizyczna i numeryczna symulacja odkształcania stali z mikrododatkiem niobu w zakresie dwufazowym

80%

Niżnik B. , Pietrzyk M. , Kuziak R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2005

|

tom z. 207

7--12

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania fizycznego oraz model numeryczny opisujący naprężenie uplastyczniające i kinetykę przemian fazowych dla stali z mikrododatkiem niobu. Modelowanie fizyczne obejmowało próby plastometryczne i próby dylatometryczne. Model numeryczny wykorzystuje rozwiązanie metodą elementów skończonych z naprężeniem uplastyczniającym i modelem przemian fazowych wyznaczonymi poprzez analizę odwrotną wyników doświadczeń. Przeprowadzone testy numeryczne wykazały, że model dość dobrze opisuje zachowanie się badanej stali w szerokim zakresie temperatur. Największe rozbieżności wystąpiły w zakresie dwufazowym w temperaturach znacznie poniżej temperatury początku przemiany. W pracy omówiono możliwe przyczyny tych rozbieżności, takie jak przejmowanie większej części odkształcenia przez fazę miękką, błędy ekstrapolacji funkcji naprężenia uplastyczniającego do zakresu dwufazowego szczególnie dla austenitu oraz błędy w określeniu ułamków objętości faz spowodowane wpływem wydzieleń węglikoazotków niobu lub wpływem odkształcenia na przebieg przemiany.

EN

Results of physical and numerical modeling of deformation during phase transformation for niobium steel are presented. Physical modeling included plastometric and dilatometric tests. The numerical model is based on Finite Element Method with flow stress and phase transformation model obtained from the inverse analysis of experimental results. Numerical simulations showed that proposed model describes properly behaviour of analyzed steel for wide range of temperatures. Larger discrepancies occurred in the two phase region of temperatures, much below the start temperature of phase transformation. The possible reasons of these discrepancies are presented, such as strain localization in the soft phase or errors of How stress extrapolation in the two phase region (particularly for austenite) and errors of determination of volume fraction of phase caused by the influence of niobium carbonitrides precipitations or by the influence of deformation on the phase transformation progress.

5

Weryfikacja modelu rozwoju mikrostruktury stali z mikrododatkiem niobu odkształcanej w zakresie dwufazowym

80%

Niżnik B. , Pietrzyk M. , Kuziak R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

tom z. 216

25--32

PL

Własności stali po obróbce cieplno-plastycznej są związane ze stanem ich struktury końcowej, czyli takimi jej cechami jak: udział składników strukturalnych, wielkość ziarna, niejednorodność rozkładu wielkości ziarna, a w stalach z mikrododatkami stopowymi także z wielkością i ułamkiem objętości cząstek węglikoazotków. Wymienione cechy mikrostruktury z dużym stopniu zależą od parametrów procesu wytwarzania i decydują o własnościach wyrobów. W pracy przedstawiono wyniki modelowania fizycznego procesów obróbki cieplno-plastycznej oraz model numeryczny opisujący naprężenie uplastyczniające wyznaczone metodą obliczeń odwrotnych dla stali z mikrododatkiem niobu. Modelowanie fizyczne obejmowało próby plastometryczne uzupełnione badaniami mikrostruktury. Celem badań było wyznaczenie kinetyki zmian zachodzących w strukturze stali w procesach odróbki cieplno-plastycznej. Dla osiągnięcia celu wykonano doświadczenia za pomocą symulatora Gleeble 3800 na próbkach osiowosymetrycznych ϕ 10x12 mm odkształcanych w zakresie temperatur 750C-800C z prędkościami odkształcenia 0.01 s-1, po wygrzewaniu w temperaturach 1100 i 800C. Czas wytrzymania przed odkształceniem wynosił: 10, 60, 900 s. W oparciu o wyniki badań plastometrycznych prowadzonych w temperaturowym zakresie stabilności austenitu i następnie ferrytu oraz w zakresie współistnienia tych faz możliwy był ilościowy opis rozrostu ziarna ferrytu oraz ułamka przemiany austenitu w ferryt. Ocena struktury oraz wielkość ziarna ferrytu w próbkach po odkształceniu miała na celu wyznaczenie krzywych naprężenie-odkształcenie oraz zmiany wskaźnika mięknięcia w próbie podwójnego odkształcenia. Dla oceny stopnia mięknięcia materiału w tej próbie wprowadzono tzw. współczynnik mięknięcia. Wyniki badań z pojedynczym i podwójnym odkształceniem wykonane przy temperaturach 750C-800C wykorzystano do weryfikacji parametrów modelu opisującego zachowanie się materiału dwufazowego w trakcie przeróbki plastycznej.

EN

Properties of steels after thermo-mechanical processing depend on their structure Represented by: volume fractions of structural components, grain size, inhomogeneity of grain size distribution. In microalloyed steels size and volume fraction of carbonitrides has to be accounted for, as well. These features of the microstructure depend on forming process parameters and they control final properties of products. Results of physical modelling of thermomechanical processing, as well as numerical model describing flow stress for microalloyed steels, are presented in the paper. Physical modelling is composed of plastometric tests and microstructure measurements. Determination of kinetics of microstructural processes is the objective of research. Experiments on Gleeble 3800 were performer to meet the objective. Cylindrical samples measuring ϕ 10x12 mm were deformed at temperature range 750°C-800°C with strain rates 0.01 s-1, 1.0 s-1, after preheating at 1100 and 800°C. Preheating times were: 10, 60, 900 s. Plastometric tests for the austenite, ferrite and two-phase ranges, supplied information about volume fraction of ferrite and ferrite grain changes. Analysis of results allowed to determine flow stress curves and coefficients of softening in the two-stage compression. Results of experiments supplied information to validation of the model describing behaviour of two-phase materials during forming processes.

6

Fizyczna i numeryczna symulacja przemian fazowych w warunkach szybkiego krótkotrwałego nagrzewania i chłodzenia

61%

Stępień J. , Marcisz J. , Burian W. , Zalecki W. , Niżnik B. , Walnik B.

|

2012

|

tom T. 64, nr 4

71-73

PL

Eksperymenty przeprowadzone na stanowisku przemysłowym do nagrzewania indukcyjnego i chłodzenia natryskiem wodnym, znajdującym się w Zakładach Metalowych MĘSKO wykazały, że jest możliwe nagrzewanie indukcyjne stali maraging i stali bainitycznych w celu uzyskania struktury warstwowej o różnorodnej twardości. Wyniki badań impulsowego nagrzewania i intensywnego chłodzenia próbek ze stali MS350 będą wykorzystane w projektowaniu technologii powierzchniowej obróbki cieplnej wyrobów z tej stali np. w celu wytworzenia gradientu właściwości na przekroju poprzecznym lub w celu poprawy właściwości plastycznych stali maraging starzonych na maksymalną twardość, przy zachowaniu wymaganych właściwości wytrzymałościowych. Określono parametry techniczne urządzenia do nagrzewania indukcyjnego i chłodzenia natryskiem wodnym.

EN

The experiments carried out at the industrial stand for induction heating and water-spray cooling in Metal Plant MĘSKO have revealed that induction heating of maraging and bainitic steels is possible to obtain lamellar structure with diverse hardness. The results of investigations of pulse heating and intensive cooling ofMS350 steel samples will be used in designing the technology for surface heat treatment of products made from this steel, e.g. to create the gradient of properties at cross-section or to improve plastic properties of maraging steel aged to the maximum hardness, while keeping the required strength properties. The technical parameters of equipment for induction heating and water-spray cooling were determined.

7

Teoria mechanizmów umocnienia stali nanostrukturalnych i ich eksperymentalna weryfikacja

61%

Garbarz B. , Niżnik B. , Marcisz J. , Walnik B. , Arabasz S. , Wojtas J.

|

2012

|

tom T. 64, nr 3

55-57

PL

Wykonano wstępne badania mechanizmów umocnienia i odkształcenia plastycznego dwóch nowoopracowanych gatunków ultrawytrzymałych stali konstrukcyjnych o strukturze nanokrystalicznej (nanoziarnistej). Badania wykonano na stali nanokompozytowej bainityczno-austenitycznej (NANOS-BA) oraz na stali umacnianej jednocześnie trzema typami nanowydzieleń (NANOS-D3). Praca zawiera opis mechanizmów odkształcenia w skali makro w oparciu o analizę wyników jednoosiowego rozciągania oraz wstępną charakterystykę zmian zachodzących w strukturze badanych stali spowodowanych odkształceniem. Stwierdzono, że badane stale różnią się znacznie wartością wykładnika umocnienia n w równaniu Ludwika-Hollomona. Struktura stali NANOS-BA zbudowana jest z pakietów nanolistew ferrytu bainitycznego o dużej gęstości dyslokacji i z nanolistew austenitu resztkowego. W stali NANOS-D3 zidentyfikowano nanowydzielenia równomiernie rozmieszczone w osnowie.

EN

The initial research on mechanisms of strengthening and plastic deformation of two newly developed grades of ultra-strength structural steels with nanocrystalline (nanograin) structure was carried out. The research was performed on nanocomposite bainite-austenite steel (NANOS-BA) and on steel strengthened simultaneously with three types of nanoprecipitations (NANOS-D3). This work includes the description of strain mechanisms in macro scale based on the analysis of results of uniaxial tension and the initial characteristics of changes occurring in the structure of tested steels caused by the strain. The tested steels were found to significantly differ in the strain-hardening coefficient n in the Ludwik-Hollomon equation. The structure of NANOS-BA steel consists of the packages of bainitic ferrite nanolaths with high dislocation density and residual austenite nanolaths. In NANOS-D3 steel, the nanoprecipitations uniformly distributed in the matrix were identified.