Математическое моделирование кинетики первичной рекристаллизации и выделения карбонитридных частиц в сталях. II. Кинетика рекристаллизации

В. В. Каверинский, З. П. Сухенко

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

Получена: 26.03.2020; окончательный вариант - 30.12.2020. Скачать: PDF

Разработана математическая физически обоснованная полуэмпирическая модель и соответствующая компьютерная программа для описания процесса 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. Это свидетельствует о влиянии дисперсных карбонитридов на рекристаллизацию и возврат. Моделирование теоретически предсказало интенсификацию зарождения и роста частиц Ti(C, N) с увеличением концентрации Nb. Другим результатом является увеличение дисперсности и количества частиц Nb(C, N) с ростом 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/i02/0235.html

PACS: 05.20.Dd, 05.70.Fh, 61.50.Ks, 64.10.+h, 64.75.Jk, 81.05.Bx


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. V. V. Kaverinsky and Z. P. Sukhenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 1: 27 (2021). Crossref
  2. V. M. Golod and K. D. Savel’ev, Vychislitel’naya Termodinamika v Materialovedenii [Computational Thermodynamics in Material Science] (Saint Petersburg: Polytechnic University: 2010) (in Russian).
  3. 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.) (Saint Petersburg: Polytechnic University: 2013) (in Russian).
  4. N. Saunders and A. P. Miodownik, CALPHAD. Calculation of Phase Diagrams (Guildford: Pergamon Press: 2005).
  5. 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.) (Saint Petersburg: Polytechnic University: 2013) (in Russian).
  6. H. S. Zurob, Y. Bbrechet, and G. A. Purdy, Acta Mater., 49: 43 (2001). Crossref
  7. H. Buken and E. Kozeschnik, Metall. Mater. Trans. A, 48: 2812 (2017). Crossref
  8. B. Dutta, E. J. Palmiere, and C. M. Sellars, Acta Mater., 49, No. 5: 785 (2001). Crossref
  9. H. S. Zurob, C. R. Hutchison, Y. Brechet, and G. Purdy, Acta Mater., 50, No. 12: 3075 (2002). Crossref
  10. A. J. De Ardo, Int. Materials Reviews, 48, No. 6: 371 (2003). Crossref
  11. A. Smith, H. Luo, D. N. Hanlon, J. Sietsma, and S. Zwaag, ISIJ Int., 44, No. 7: 1188 (2004). Crossref
  12. N. Yu. Zolotorevsky, Modelirovanie Strukturnykh Prevrashcheniy v Metallicheskikh Materialakh [Modelling of Structural Transformations in Metallic Materials] (Saint Petersburg: SPbSTU: 2007) (in Russian).
  13. A. A. Vasilev, S. F. Sokolov, N. G. Kolbasnikov, and D. F. Sokolov, Fizika Tverdogo Tela, 53, No. 11: 2086 (2011) (in Russian).
  14. V. M. Vorotyntsev and V. D. Skupov, Bazovye Tekhnologii Mikro- i Nanoelektroniki [Basic Technologies of Micro- and Nanoelectronics] (Moscow: Prospect: 2017) (in Russian).
  15. Ø. Grong, Metallurgical Modelling of Welding (London: The Institute of Materials: 1997).
  16. H. S. Medina and J. E. Mancilla, ISIJ Int., 36, No. 8: 1070 (1996). Crossref
  17. H. S. Medina and A. Quispe, ISIJ Int., 41, No. 7: 774 (2001). Crossref
  18. H. S. Medina, J. E. Mancilla, and C. A. Hernandes, ISIJ Int., 34, No. 8: 689 (1994). Crossref
  19. H. S. Medina and A. Quispe, ISIJ Int., 36, No. 10: 1295 (1996). Crossref
  20. H. S. Medina and J. E. Mancilla, ISIJ Int., 36, No. 8: 1063 (1996). Crossref
  21. M. Gomez, H. S. Medina, and A. Quispe, ISIJ Int., 42, No. 4: 423 (2002). Crossref
  22. M. Gomez, L. Rancel, and S. F. Medina, Met. Mater. Int., 15, No. 4: 689 (2009). Crossref