Исследование и моделирование влияния предварительной деформации аустенита на кинетику ферритного превращения

А.А. Васильев, Д.Ф. Соколов, С.Ф. Соколов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 06 октября 2020; Принята: 11 декабря 2020
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: А.А. Васильев, Д.Ф. Соколов, С.Ф. Соколов. Исследование и моделирование влияния предварительной деформации аустенита на кинетику ферритного превращения. Письма о материалах. 2021. Т.11. №1. С.90-94
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-90-94

Аннотация

На основе полученных экспериментальных данных сформулирована физически мотивированная модель ферритного превращения с учетом эффектов деформации и возврата аустенита. В модели впервые учитывается изменение барьеров зарождения за счет гидростатической составляющей внутренних напряжений на границах зерен аустенита.На ряде промышленных сталей исследована кинетика превращения недеформированного и деформированного аустенита при непрерывном охлаждении. Определены размеры как исходных зерен аустенита, так и зерен феррита в ферритно-перлитных структурах, полученных для различных состояний аустенита и скоростей охлаждения. При низких скоростях охлаждения не обнаружено заметного влияния деформации аустенита на повышение температуры начала ферритного превращения. Этот эффект усиливается с ростом скорости охлаждения, что, видимо, связано с уменьшением степени возврата деформированного аустенита. Аналогично деформация аустенита влияет на температуру конца превращения, хотя в этом случае эффект роста скорости охлаждения на повышение данной температуры выражен слабее. Как ожидалось, предварительная деформация аустенита смещает диапазон превращения в сторону более высоких температур. На основе полученных экспериментальных данных сформулирована физически мотивированная модель ферритного превращения с учетом эффектов деформации и возврата аустенита. Для адекватного учета влияния деформации на скорость зарождения зерен феррита рассмотрено изменение энергетических барьеров зарождения феррита на границах зерен аустенита, обусловленное гидростатической составляющей индуцированных деформацией внутренних напряжений на этих границах. Настоящая модель впервые учитывает данный эффект, приводящий к экспоненциальному увеличению скорости зарождения. Результаты моделирования кинетики ферритно-перлитного превращения в исследуемых сталях хорошо согласуются с экспериментом. Точность предсказания размеров зерна феррита как для недеформированного, так и для деформированного аустенита, также является удовлетворительной. Относительные погрешности этих предсказаний, усредненные по всем рассматриваемым сталям, составляют 10.8 и 13.2 %, соответственно.

Ссылки (22)

1. M. Militzer. In: Comprehensive Materials Processing. V. 1. Assessing Properties of Conventional and Specialized Materials (ed. by S. Hashmi, C. J. Van Tyne). Elsevier (2014) p. 191.
2. A. M. Ravi, A. Kumar, M. Herbig, J. Sietsma, M. J. Santofimia. Acta Mater. 188, 424 (2020). Crossref
3. E. Essadiqi, J. J. Jonas. Metall. Trans. A. 19, 417 (1988). Crossref
4. M. Umemoto, A. Hiramatsu, A. Moriya, T. Watanabe, S. Nanba, N. Nakajima, G. Anan, Y. Higo. ISIJ Int. 32 (3), 306 (1992). Crossref
5. R. Pandi, M. Militzer, E. B. Hawbolt, T. R. Meadowcroft. 37th Mechanical Working and Steel Processing Conference Proceedings. XXXIII, 635 (1996).
6. D. N. Hanlon, J. Sietsma, S. Zwaag. ISIJ Int. 41 (9), 1028 (2001). Crossref
7. Y. J. Lan, N. M. Xiao, D. Z. Li, Y. Y. Li. Acta Mater. 53, 991 (2005). Crossref
8. A. Yamanaka, T. Takaki, Y. Tomita. ISIJ Int. 52 (4), 659 (2012). Crossref
9. V. G. Karpov. Phys. Rev. B. 50 (13), 9124 (1994). Crossref
10. V. G. Karpov, D. W. Oxtoby. Phys. Rev. B. 54 (14), 9734 (1996). Crossref
11. A. A. Zisman, V. V. Rybin. Acta Mater. 46 (2), 457 (1998). Crossref
12. C. Ghosh, C. Aranas, J. J. Jonas. Prog. Mater. Sci. 82, 151 (2016). Crossref
13. Thermo-Calc Software http://www.thermocalc.com.
14. A. Vasilyev, D. Sokolov, N. Kolbasnikov, S. Sokolov. Phys. Solid State. 54 (8), 1669 (2012). Crossref
15. H. S. Zurob, C. R. Hutchison, Y. Brechet, G. Purdy. Acta Mater. 50, 3075 (2002). Crossref
16. M. Verdier, Y. Brechet, P. Guyot. Acta Mater. 47 (1), 127 (1999). Crossref
17. A. Vasilyev, A. Rudskoy, N. Kolbasnikov, S. Sokolov, D. Sokolov. Mater. Sci. Forum. 706 - 709, 2836 (2012). Crossref
18. A. A. Vasilyev, S. F. Sokolov, N. G. Kolbasnikov, D. F. Sokolov. Phys. Solid State. 53 (11), 2194 (2011). Crossref
19. B. Y. Liubov. Kinetic theory of phase transformations. Moscow, Metallurgiya (1969) 206 p. (in Russian) [Б. Я. Любов. Кинетическая теория фазовых превращений. Москва, Металлургия (1969) 206 с.].
20. A. A. Vasilyev, P. A. Golikov. Models for calculating carbon diffusion coefficient in steels and examples of their practical use. St. Petersburg, SPbPU (2019) 184 p. (in Russian) [А. А. Васильев, П. А. Голиков. Модели для расчета коэффициента диффузии углерода в сталях и примеры их практического использования. Санкт-Петербург, СПбПУ (2019) 184 с.].
21. Y. Saito, C. Shiga. ISIJ Int. 32 (3), 414 (1992). Crossref
22. A. Vasilyev, D. Sokolov, S. Sokolov, N. Kolbasnikov. Mater. Sci. Forum. 2020 (to be published).

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Российский Научный Фонд - Проект № 19-19-00281