Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Application of the diffusion equation to modeling phase transformation during cooling of pearlitic steel

100%

Pernach M.

|

tom Vol. 14, No. 4

228--235

EN

Exploitation properties of rails are formed by controlled heat treatment of the head of the rail carried out after rolling. Complex cooling schedules have to be applied to obtain required microstructure and properties of rail steels. Design of these cooling schedules should be supported by numerical simulation. This, however, requires advanced phase transformation models which are able to predict not only average parameters of the microstructure but also morphology of the pearlite and carbon distribution in this structural component. Therefore, numerical model of pearlitic transformation is proposed in this work. The model was based on the solution of the carbon diffusion equation. The boundary conditions were determined assuming local thermodynamic equilibrium. Location of the interface in each time step was predicted from the condition of mass conservation. The created model allowed determining of the interlamellar spacing and carbon distribution in austenite for different cooling cycles. The results of analysis can be used to predict the strength and hardness of the steel.

PL

Własności wytrzymałościowe szyn kształtowane są na drodze kontrolowanego procesu obróbki cieplnej główki szyny prowadzonej po procesie walcowania. Aby uzyskać wymaganą mikrostrukturę i własności stali należy zastosować złożone cykle cieplne. Zaprojektowanie tych cykli powinno być wspierane numerycznym modelowaniem, co wymaga zastosowania zaawansowanych modeli przemian fazowych. Modele takie powinny przewidywać nie tylko średnie parametry mikrostruktury, ale także morfologię perlitu i rozkład stężenia węgla. W pracy przedstawiono model przemiany perlitycznej zachodzącej podczas kontrolowanego chłodzenia. Model ten oparto na rozwiązaniu równania dyfuzji z ruchomą granicą międzyfazową. Warunki brzegowe modelu wyznaczono na podstawie lokalnej równowagi termodynamicznej. Model pozwolił na określenie wielkości płytek cementytu i ferrytu, oraz rozkładu stężenia węgla w austenicie dla różnych cykli chłodzenia. Otrzymane wyniki mogą posłużyć do określenia twardości i wytrzymałości stali.

2

Rola założonego kształtu ziaren w symulacji przemiany ferrytycznej

63%

Pernach M. , Pietrzyk M.

|

tom R. 52, nr 11

866-871

PL

Celem pracy jest określenie wpływu założonego kształtu ziaren ferrytu i austenitu na wyniki symulacji: kinetyki przemiany, ułamka objętości ferrytu, wielkości ziarna ferrytu oraz segregacji węgla przed frontem przemiany. Analizowano model1D (wzrost liniowy), model 2D (koło w kole, sześciokąt foremny w sześciokącie foremnym) oraz 3D (kula w kuli). Modele te oparto na rozwiązaniu II prawa Ficka dla przypadku ruchomej granicy międzyfazowej. Do rozwiązania równania dyfuzji wykorzystano metodę różnic skończonych oraz metodę elementów skończonych. W pracy dokonano porównania wyników symulacji numerycznych z wynikami badań doświadczalnych.

EN

Determination of the influence of ferrite and austenite grain shape on the kinetics of phase transformation, ferrite volume fraction, ferrite grain size and carbon segregation before the front of transformation is the aim of this work. Numerical model in 1D (linear growth), in 2D (the circle in the circle, the regular hexagon in the regular hexagon) and in 3D (the sphere in the sphere) were developed and are presented in the paper. These models are based on the solution of the second Fick law for the case of the moving boundary. The finite difference and finite elements method are used to solve the equation of diffusion. Comparison of the computational results with the experimental data are shown and discussed in this paper.

3

Komputerowa symulacja sekwencji procesu walcowania na gorąco oraz kontrolowanego chłodzenia szyn uwzględniająca własności termomechaniczne oraz rozwój mikrostruktury

51%

Smyk G. , Pernach M. , Pietrzyk M.

|

tom Vol. 83, nr 6

270--274

PL

Artykuł zawiera wyniki symulacji numerycznych procesu walcowania na gorąco oraz kontrolowanego chłodzenia szyn, z uwzględnieniem rozwoju mikrostruktury. Do symulacji procesów wykorzystano metodę elementów skończonych (MES). Proces walcowania modelowano za pomocą komercyjnego programu Larstran. Pole temperatury w procesie kontrolowanego chłodzenia modelowano autorskim programem MES. Model rozwoju mikrostruktury podczas walcowania został zaimplementowany w programie Larstran, przy wykorzystaniu własnych procedur. Dane uzyskane z symulacji ostatniego przepustu, w tym wielkość ziarna, rozkład naprężeń, odkształceń oraz pola temperatury, stanowiły dane wejściowe do modelu przemian fazowych zachodzących podczas kontrolowanego chłodzenia szyn. Model przemian fazowych oparto na rozwiązaniu równania dyfuzji z ruchomą granicą. Uzyskane wyniki porównano z wynikami modelu bazującego na równaniu Avramiego. Na podstawie przedstawionych symulacji wyznaczono korelacje pomiędzy parametrami procesu walcowania i kontrolowanego chłodzenia oraz parametrami struktury gotowego wyrobu.

EN

The paper contains the results of the numerical simulation of hot rolling and controlled cooling of the rails with taking account a microstructure development during the sequence of processes. The finite element (FE) method was used in numerical simulations. The hot rolling process was simulated by the commercial FE software Larstran and the temperature field during controlled cooling process was calculated using authors FE software. Microstructure development model was implemented into Larstran software by user subroutines developed in the project. The results from the last pass of hot rolling of rails including the grain size, strain and stress distribution and temperature field were the input data to the phase-transformation model based on the solution of the carbon diffusion equation with moving boundary. Calculated gain size was compared with the results obtained by models based on the Avrami’ equation. Results of all simulations allow to point out the correlation between parameters of hot rolling, controlled cooling process and the microstructure of finite product.