Математическое моделирование кинетики первичной рекристаллизации и выделения карбонитридных частиц в сталях. I. Преципитация

В. В. Каверинский, З. П. Сухенко

Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03142 Киев, Украина

Получена: 12.03.2020; окончательный вариант - 12.11.2020. Скачать: PDF

Разработана математическая физически обоснованная полуэмпирическая модель и соответствующая компьютерная программа, описывающие процесс рекристаллизации и выделения частиц карбонитридов в деформированном аустените. Модель параметризирована для легированных сталей широкого спектра составов. Модель позволяет рассчитать термодинамическое равновесие для избыточных карбонитридных фаз в твёрдом растворе, кинетику их зарождения и роста, а также их влияние на возврат и рекристаллизацию. Для каждого аспекта модели приведено подробное описание его физической сути. Проверка результатов моделирования экспериментальными данными из литературных источников подтвердила достаточную надёжность предложенной компьютерной модели для оценочных расчётов. Особенности модели продемонстрированы на примере моделирования влияния содержания Nb на рекристаллизацию, возврат, а также на зарождение, рост и оствальдовское созревание частиц карбонитридов Nb и Ti. Моделирование показало и позволило численно оценить эффект замедления рекристаллизации и возврата при увеличении содержания Nb, что свидетельствует о влиянии дисперсных карбонитридов на рекристаллизацию и возврат. Моделирование теоретически предсказало интенсификацию зарождения и роста частиц Ti(C, N) с ростом концентрации Nb. Другим результатом является увеличение дисперсности и количества частиц Nb(C, N) с увеличением концентрации Nb вследствие более быстрого перехода к стадии оствальдовского созревания, которая характеризуется гораздо более медленным ростом среднего размера частиц, чем при их появлении из пересыщенного твёрдого раствора.

Ключевые слова: рекристаллизация, кинетика, аустенит, сталь, моделирование.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i01/0027.html

PACS: 07.05.Tp, 61.72.Cc, 64.30.Ef, 64.70.kd, 64.75.-g, 64.75.Op, 81.30.Kf


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. V. M. Golod and K. D. Savel’ev, Vychislitelnaya Termodinamika v Materialovedenii [Computational Thermodynamics in Material Science] (St. Petersburg: Polytechnic University: 2010) (in Russian).
  2. D. F. Sokolov, Razrabotka Modeley Raspada Austenita i Prognozirovaniya Mekhanicheskikh Svoystv pri Kontroliruemoy Prokatke Staley [Development of Austenite Decay Models to Predict the Mechanical Properties of Controlled Rolled Steel] (Thesis of Disser. for Cand. Tech. Sci.) (St. Petersburg: Polytechnic University: 2013) (in Russian).
  3. N. Saunders and A. P. Miodownik, CALPHAD. Calculation of Phase Diagrams (Guildford: Pergamon Press: 2005).
  4. A. I. Trotsan, V. V. Kaverynsky, and I. L. Brodetsky, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 35, No. 7: 919 (2013) (in Russian).
  5. A. I. Trotsan, V. V. Kaverynsky, and I. L. Brodetsky, Metal ta Lyttya Ukrayiny, 22, No. 3: 3 (2014) (in Russian).
  6. A. I. Trotsan, V. V. Kaverynsky, I. L. Brodetsky, B. F. Belov, and A. I. Itsenko, Chernaya Metallurgiya. Byulleten’ Nauchno-Tekhnicheskoy i Ekonomicheskoy Informatsii, No. 5: 62 (2014) (in Russian).
  7. V. V. Kaverynsky, A. I. Trotsan, and Z. P. Sukhenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 8: 1051 (2017) (in Russian). Crossref
  8. V. V. Kaverynsky, Int. J. Information Content and Processing, 6, No. 1: 49 (2019).
  9. S. F. Sokolov, Issledovanie i Modelirovanie Evolyutsii Mikrostruktury i Soprotivleniya Deformatsii Staley pri Goryachey Obrabotke Davleniem [Investigation and Modelling of the Evolution of the Microstructure and Deformation Resistance of Steels during Hot Processing] (Thesis of Disser. for Cand. Tech. Sci.) (St. Petersburg: Polytechnic University: 2013) (in Russian).
  10. H. S. Zurob, Y. Bbrechet, and G. A. Purdy, Acta Mater., 49: 4183 (2001). Crossref
  11. H. Buken and E. Kozeschnik, Metall. Mater. Trans. A, 48: 2812 (2017). Crossref
  12. H. S. Zurob, S. V. Subramanian, G. Purdy, C. R. Hutchison, and Y. Brechet, ISIJ Int., 45, No. 5: 713 (2005). Crossref
  13. A. G. Ponomarenko, Zhurnal Fizicheskoy Khimii, 48, No. 7: 1668 (1974) (in Russian).
  14. V. A. Grigoryan, A. Ya. Stomachin, and A. G. Ponomarenko, Fiziko-Khimicheskie Raschety Elektrostaleplavil’nykh Protsessov [Physicochemical Calculations of Electric Steel Smelting Processes] (Moscow: Metallurgia: 1989) (in Russian).
  15. B. Dutta, E. J. Palmiere, and C. M. Sellars, Acta Mater., 49, No. 5: 785 (2001). Crossref
  16. R. Kampmann and R. Wagner, Decomposition of Alloys: The Early Stages (Oxford: Pergamon Press: 1994).
  17. M. Perez, M. Dumont, and D. Acevedo-Reyes, Acta Mater., 56, No. 9: 2119 (2008). Crossref
  18. H. S. Zurob, C. R. Hutchison, Y. Brechet, and G. Purdy, Acta Mater., 50, No. 12: 3075 (2002). Crossref
  19. K. Xu, B. G. Thomas, and R. Malley, Metal. Mater. Trans. A, 42, No. 2: 524 (2011). Crossref
  20. A. J. De Ardo, Int. Materials Reviews, 48, No. 6: 371 (2003). Crossref
  21. M. Verdier, Y. Brechet, and P. Guyot, Acta Mater., 47, No. 1: 127 (1999). Crossref
  22. S. F. Medina and C. A. Hernandez, Acta Mater., 44, No. 1: 165 (1996). Crossref
  23. S. F. Medina and C. A. Hernandez, Acta Mater., 44, No. 1: 137 (1996). Crossref
  24. S. F. Medina and C. A. Hernandez, Acta Mater., 44, No. 1: 165 (1996). Crossref
  25. V. M. Vorotyntsev and V. D. Skupov, Bazovye Tekhnologii Mikro- i Nano-elektroniki [Basic Technologies of Micro- and Nanoelectronics] (Moscow: Prospect: 2017) (in Russian).
  26. H. S. Medina and J. E. Mancilla, ISIJ Int., 36, No. 8: 1070 (1996). Crossref
  27. H. S. Medina and A. Quispe, ISIJ Int., 41, No. 7: 774 (2001). Crossref
  28. H. S. Medina, J. E. Mancilla, and C. A. Hernandes, ISIJ Int., 34, No. 8: 689 (1994). Crossref
  29. H. S. Medina and A. Quispe, ISIJ Int., 36, No. 10: 1295 (1996). Crossref
  30. H. S. Medina and J. E. Mancilla, ISIJ Int., 36, No. 8: 1063 (1996). Crossref
  31. M. Gomez, H. S. Medina, and A. Quispe, ISIJ Int., 42, No. 4: 423 (2002). Crossref
  32. M. Gomez, L. Rancel, and S. F. Medina, Met. Marer. Int., 15, No. 4: 689 (2009). Crossref