Model for Prediction of the Size of Austenite Grains Upon Hot Deformation of Low-Alloyed Steels Taking into Account the Evolution of the Dislocation Structure

I. I. Gorbachev; Горбачев И. И.; E. I. Korzunova; Корзунова Е. И.; V. V. Popov; Попов В. В.; D. M. Khabibulin; Хабибулин Д. М.; N. V. Urtsev; Урцев Н. В.

doi:10.31857/S0015323023601344

Модель для прогнозирования размера аустенитного зерна при горячей деформации низколегированных сталей с учетом эволюции дислокационной структуры

Авторы: Горбачев И.И.¹, Корзунова Е.И.¹, Попов В.В.¹, Хабибулин Д.М.², Урцев Н.В.²
Учреждения:
1. Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН
2. Исследовательско-технологический центр “Аусферр”
Выпуск: Том 124, № 12 (2023)
Страницы: 1244-1252
Раздел: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/232737
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023601344
EDN: https://elibrary.ru/CKRYHP
ID: 232737

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предложена модель для описания поведения среднего размера аустенитного зерна и дислокационной структуры низколегированных сталей в процессе и после горячей деформации. В модели учитывается протекание процессов возврата, динамической, первичной и собирательной рекристаллизации зерен, а также индуцированное деформацией выделение карбонитридных фаз и их эволюция. Проведено сравнение результатов расчетов с имеющимися в литературе экспериментальными данными и показано их удовлетворительное согласие.

Ключевые слова

моделирование, деформация, структура, размер зерна, рекристаллизация

Список литературы

Roberts W., Ahlblom B. A nucleation criterion for dynamic recrystallization during hot working // Acta Metal. 1978. V. 26. № 5. P. 801–813. https://doi.org/10.1016/0001-6160(78)90030-5
Madej L., Sitko M., Pietrzyk M. Perceptive comparison of mean and full field dynamic recrystallization models // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2016. V. 16. № 4. P. 801–813. https://doi.org/10.1016/j.acme.2016.03.010
Roucoules C., Pietrzyk M., Hodgson P.D. Analysis of work hardening and recrystallization during the hot working of steel using a statistically based internal variable model // Mater. Sci. Eng.: A. 2003. V. 339. № 1–2. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(02)00120-X
Sarkar S., Moreau A., Militzer M., Poole W.J. Evolution of austenite recrystallization and grain growth using laser ultrasonics // Metall and Mat Trans. A. 2008. V. 39. P. 897–907. https://doi.org/10.1007/s11661-007-9461-6
Liang Sh., Levesque D., Legrand N., Zurob H.S. Use of in-situ laser-ultrasonics measurements to develop robust models combining deformation, recovery, recrystallization and grain growth // Materialia. 2020. V. 12. 100812. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2020.100812
Рудской А.И., Колбасников Н.Г. Цифровые двойники технологий термомеханической обработки стали // Металловедение и термич. обр. металлов. 2020. № 1. С. 4–11. https://doi.org/10.1007/s11041-020-00505-4
Sandström R., Lagneborg R. A model for hot working occurring by recrystallization // Acta Metall. 1975. V. 23. P. 387–398. https://doi.org/10.1016/0001-6160(75)90132-7
Lenart J.G., Pietyrzyk M. Cserrr L. Mathematical and physical simulation of the properties of hot rolled products. Amsterdam-Lausanne-New York-Oxford-Shannon-Singapore-Tokyo: Elsevie, 1999. 264 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-042701-0.X5000-1
Timoshenkov A., Warczok P., Albu M., Klarner J., Kozeschnik E., Bureau R., Sommitsch C. Modelling the dynamic recrystallization in C–Mn micro-alloyed steel during thermo-mechanical treatment using cellular automata // Comput. Mater. Sci. 2014. V. 24. P. 85–94. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2014.02.017
Buken H., Kozeschnik E. A model for static recrystallization with simultaneous precipitation and solute drag // Metall. Mater. Trans. A. 2017. V. 48. P. 2812–2818. https://doi.org/10.1007/s11661-016-3524-5
Горбачев И.И., Пасынков А.Ю., Попов В.В. Моделирование влияния горячей деформации на размер аустенитного зерна низколегированных сталей с карбонитридным упрочнением // ФММ. 2018. Т. 119. № 6. С. 582–589. https://doi.org/10.1134/S0031918X18060078
Горбачев И.И., Пасынков А.Ю., Попов В.В. Моделирование эволюции карбонитридных частиц сложного состава при горячей деформации низколегированной стали // ФММ. 2018. Т. 119. № 8. С. 817–826. https://doi.org/10.1134/S0031918X18080021
Popov V.V. Simulation of dissolution and coarsening of MnS precipitates in Fe-Si // Philosophical Magazine A. 2002. V. 82. № 1. P. 17–27. https://doi.org/10.1080/01418610208239993
Popov V.V., Gorbachev I.I., Alyabieva J.A. Simulation of precipitates evolution in multiphase multicomponent systems with consideration of nucleation // Philosoph. Magazine. 2005. V. 85. № 22. P. 2449–2467. https://doi.org/10.1080/14786430500070750
Popov V.V., Gorbachev I.I., Pasynkov A.Yu. Simulation of precipitates evolution in multiphase multicomponent systems with consideration of nucleation // Philosoph. Magazine. 2016. V. 96. № 35. P. 3632–3653. https://doi.org/10.1080/14786435.2016.1232867
Горбачев И.И., Попов В.В., Пасынков А.Ю. Моделирование эволюции выделений двух карбонитридных фаз в сталях с Nb и Ti при изотермическом отжиге // ФММ. 2013. Т. 114. № 9. С. 807–817.
Ding R., Guo Z.X. Coupled quantitative simulation of microstructural evolution and plastic flow during dynamic recrystallization // Acta Mater. 2001. V. 49. № 10. P. 3163–3175. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00233-6
Hellman P., Hillert M. On the effect of second-phase particles on grain growth // Scand. J. Metall. 1975. V. 4. P. 211–219.
Humphreys F.J., Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena / 2nd ed. Oxford, Elsevier, 2004. 574 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-044164-1.X5000-2
Горбачёв И.И., Пасынков А.Ю., Попов В.В. Прогнозирование размера аустенитного зерна микролегированных сталей на основе моделирования эволюции карбонитридных выделений // ФММ. 2015. Т. 116. № 11. С. 1184–1191. https://doi.org/10.1134/S0031918X1511006X
Горбачев И.И., Корзунова Е.И., Попов В.В., Хабибулин Д.М., Урцев Н.В. Моделирование роста аустенитного зерна в низколегированных сталях при аустенитизации // ФММ. 2023. Т. 124. № 3. С. 303–309. https://doi.org/10.1134/S0031918X23600100
Zener C. цитиpyeтcя пo Gladman T. On the theory of the effect of precipitate particles on grain growth in metals // Proc. R. Soc. Lond. A. 1966. V. 294. P. 298–309. https://doi.org/10.1098/rspa.1966.0208
Estrin Y., Mecking H. A unified phenomenological description of work hardening and creep based on one-parameter models // Acta metall. 1984. V. 32. № 1. P. 57–70. https://doi.org/10.1016/0001-6160(84)90202-5
Sandström R. Subgrain growth occurring by boundary migration // Acta Metallurgica. 1977. V. 25. № 8. P. 905–911. https://doi.org/10.1016/0001-6160(77)90177-8
Zener C., Hollomon J. H. Effect of strain rate upon plastic flow of steel // Journal of Applied Physics. 1944. V. 15. № 12. P. 22–32. https://doi.org/10.1063/1.1707363
Zurob H.S., Bréchet Y., Dunlop J. Quantitative criterion for recrystallization nucleation in single-phase alloys: Prediction of critical strains and incubation times // Acta Mater. 2006. V. 54. № 15. P. 3983–3990. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2006.04.028
Горбачев И.И., Попов В.В., Пасынков А.Ю. Термодинамическое моделирование карбонитридообразования в сталях с Nb и Ti // ФММ. 2012. Т. 113. № 7. С. 727–735. https://doi.org/10.1134/S0031918X1207006X
Diffusion in Solid Metals and Alloys // In Defect and Diffusion Forum. 1970. V. 4. P. 296–340. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ddf.4.296
Liu W.J., Jonas J. Characterisation of critical nucleus/matrix interface: Application to Cu–Co alloys and microalloyed austenite // Mater. Sci. Technol. 1989. V. 5. P. 8–12. https://doi.org/10.1179/mst.1989.5.1.8
Pietrzyk M. Through-process modelling of microstructure evolution in hot forming of steels // J. Mater. Proces. Techn. 2002. V. 125–126. P. 53–62. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00285-6
Banerjee K., Militzer M., Perez M., Wang X. Nonisothermal austenite grain growth kinetics in a microalloyed X80 linepipe steel // Metal. Mater. Trans. A. 2010. V. 41A. № 12. P. 3161–3172. https://doi.org/10.1007/s11661-010-0376-2
Uhm S., Moon J., Lee Ch., Yoon J., Lee B. Prediction model for the austenite grain size in the coarse grained heat affected zone of Fe–C–Mn steels: Considering the effect of initial grain size on isothermal growth behavior // ISIJ International. 2004. V. 44. № 7. P. 1230–1237. https://doi.org/10.2355/isijinternational.44.1230
Hillert M. On the theory of normal and abnormal grain growth // Acta Met. 1965. V. 13. P. 227–238. https://doi.org/10.1016/0001-6160(65)90200-2
Rios P.R. Overview no. 62: A theory for grain boundary pinning by particles // Acta Metallurgica. 1987. V. 35. № 12. P. 2805–2814. https://doi.org/10.1016/0001-6160(87)90280-X
Liu W.J., Jonas J. Nucleation kinetics of Ti carbonitride in microalloyed austenite // Metall. Trans. 1989. V. A 20. P. 689–697. https://doi.org/10.1007/BF02667586
Serajzadeh S. A mathematical model for evolution of flow stress during hot deformation // Mater. Letters. 2005. V. 59. P. 3319–3324. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.05.065
Serajzadeh S. Modelling dynamic softening processes during hot working // Mater. Sci. Eng. 2005. A. 404. P. 130–137. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.05.040
Bäcke L. Modeling the Microstructural Evolution during Hot Deformation of Microalloyed Steels // Doctoral thesis. 2009. https://www.diva-portal.org/ smash/get/diva2:216454/FULLTEXT01.pdf.
Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация. М.: МИСиС, 1997. 527 с.
Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов. 3-е изд. М.: МИСиС, 2005. 432 с.