Математичне моделювання кінетики первинної рекристалізації і виділення карбонітридних частинок у сталях. II. Кінетика рекристалізації

В. В. Каверинський, З. П. Сухенко

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Академіка Кржижановського, 3, 03142 Київ, Україна

Отримано: 26.03.2020; остаточний варіант - 30.12.2020. Завантажити: PDF

Розроблено математичну фізично обґрунтовану напівемпіричну модель і відповідну комп’ютерну програму для опису процесу рекристалізації і виділення частинок карбонітридів у деформованому аустеніті. Модель параметризовано для леґованих сталей широкого спектру складів. Модель дозволяє розрахувати термодинамічну рівновагу для надлишкових карбонітридних фаз у твердому розчині, кінетику їх зародження і зростання, а також їх вплив на повернення і рекристалізацію. Для кожного аспекту моделі наведено докладний опис його фізичної сутності. Перевірка результатів моделювання експериментальними даними з літературних джерел підтвердила достатню надійність запропонованої комп’ютерної моделі для оціночних розрахунків. Особливості моделі продемонстровано на прикладі моделювання впливу вмісту Nb на рекристалізацію, повернення, а також на зародження, зростання і оствальдівське дозрівання частинок карбонітридів Nb і Ti. Моделювання показало і дозволило чисельно оцінити ефект уповільнення рекристалізації і повернення у разі збільшення вмісту Nb. Це свідчить про вплив дисперсних карбонітридів на рекристалізацію і повернення. Моделювання теоретично передбачило інтенсифікацію зародження і зростання часток Ti(C, N) зі зростанням концентрації Nb. Іншим результатом є збільшення дисперсності і кількості частинок Nb(C, N) зі збільшенням концентрації Nb, внаслідок більш швидкого переходу до стадії оствальдівського дозрівання, яка характеризується набагато повільнішим зростанням середнього розміру часток, ніж у випадку їх утворення з пересиченого твердого розчину.

Ключові слова: рекристалізація, кінетика, аустеніт, сталь, моделювання.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v43/i02/0235.html

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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