Computer simulation of phase transformations in a complex alloyed steel
Keywords:
phase transitions, thermodynamics, austenite, pearlite, steel alloying, computer model.Abstract
Purpose. Development and implementation of a computer model to analyze the effects of steel chemical composition of at the equilibrium temperature of the beginning and end of the α transformation, the position of the solvus lines of ferrite and austenite, as well as the temperature and carbon concentration corresponding to the eutectoid (pearlite). Methodology.Thermodynamic modelling based on conditions of the chemical potentials equality of α, and (cementite) phases determination. When determining the shape of the curves for the potential (geometric representation of Gibbs energy concentration dependence) ofeach phase used approach of Sundman-Ågren sublattice model with Redlich-Kister polynomial to calculate the excess energy of mixing. To determine the equations of common tangents to the curves of potentials used methods for numerical differentiation in combination with the method of least squares in order to find equal values of the slope and intercept. To implement calculations used written in C ++ module, which is a part of a software project for the simulation of phase transformations. Results. The computer model allows determining the phase transformation temperature of the steel and the equilibrium content of the carbon in phases at a predetermined temperature. Examples of the effect of Mn, Si, Ni, Cr and Mo on the shape of a quasi-binary polythermal section ofphase Fe-C with alloying elements diagrams near eutectoid (pearlite) transformation calculations are given. Originality. Using physically grounded modelling method a quantitative relationship between the composition of complex alloyed steel and the position of its critical points was shown. Practical value. Was build a computer model which using previously developed software, enables a high degree of reliability calculation of carbonitride phases formation in steels, in particular the conditions of excessive phase precipitation process, as well as gives information for adjusting the temperature of an effective thermal and/or thermo-mechanicalprocessing for specified composition steel.
References
Golod V.M. and Saveliev K.D. Vychislitelnaya termodinamika v materialovedenii [Computational thermodynamics in materials]. St. Petersburg: Publishing of the Polytechnic University, 2010, 217 p. (in Russian)
Golod V.M., Savelyev K.D. and Bassin A. S. Modelirovanie I kompyuternyi analiz kristalizatsyi mnogokomponentnyh splavov na osnove zheleza [Modelling and computer analysis of crystallisation of iron based multicomponent alloys]. St. Petersburg: Publ. of STU, 2008, 372 p. (in Russian)
Lupis K. Himicheskaya termodinamika materialov [Chemical thermodynamics of materials]. Moscow: Metallurgy, 1989, 503 p.(in Russian)
Morachevsky A.G. Termodinamika rasplavlennyh metalicheskih i solevyh sistem [Thermodynamics of metal molten and salt systems]. Moscow: Metallurgy, 1987. – 240 p. (in Russian)
Novikov I. Teoriya termicheskoy obrabotki metallov [Theory of heat processing of metals]. M: Metallurgy, 1978, 392 p. (in Russian)
Popov A.A. and Popova L.E. Izotermicheskie i termokineticheskie diagramy raspada pereohlazhdyonnogo austenita [Isothermal and thermo-kinetic decay diagram of supercooled austenite]. Moscow: Metallurgy, 1965. – 495 p. (in Russian)
Sokolov D.F. Razrabotka modeley raspada austenita i prognozirivanie mehanicheskih svoystv stali pri kintroliruemiy prokatke: dissertatsiya kandidata tehnicheskih nauk: 05.16.05, 05.16.01 [Development of models of austenite decay prediction and mechanical properties of steel at a controlled rolling: dis. cand. tech.: 05.16.05, 05.16.01] St. Petersburg, 2013, 202 p. (in Russian)
Sokolov K.N. and Korotych I.K. Tehnologiya termicheskoy obrabotki i proektirovanie termicheskih tsehov [Heat processingtechnology and design of thermal plants]. Moscow: Metallurgy, 1988, 384 p. (in Russian)
Sorokin V.G., Gervasi M.A., Palais V.S., Gervaseva I.V. and Paleeva S.Y. Stali i cplavy. Spravochnik [Steel and steel alloys. Database]. M: "IntermetInzhiniring", 2001, 608 p. (in Russian)
Trotsan A.I., Kaverinsky V.V. and Brodetsky I.L. Modelirovanie karbonitridoobrazovaniya v mikrolegirovannyh stalyah. Soobshtshenie 1. sushtshnost matematicheskoy modeli, vliyanie temperatury izotermicheskoy vyderzhki na usrednyonnnyi sostav i kolichestvo karbonitridnoy fazy [Modeling of carbide and nitride formation in micro-alloyed steels. Message 1: The essence of the mathematical model; the effect of isothermal holding temperature on averaged composition and amount of the excess phase]. Metall i lityo Ukrainy [Metal and casting of Ukraine]. 2014, no.2, pp. 9 – 13. (in Russian)
Trotsan A.I., Kaverinsky V.V. and Brodetsky I.L. Prognozirovanie vydeleniya karbonitridov I karbidov v mikrolegirovannoy stali s primeneniyem termodinamicheskih raschyotov [Prediction of carbonitrides and carbides allocation in a micro-alloyed steel with using thermodynamic calculations]. Metallofizika i noveyshie tehnologii [Metal Physics and the latest technologies]. 2013,no. 7, pp. 919 – 931. (in Russian)
Tylkin M. A. Spravochnik termista remontnoy sluzhby [Guide of repair service treater]. Moscow: Metallurgy, 1981,660 p. (in Russian)
Christian J.W. The theory of phase transformations in metals and alloys. Oxford: Pergamon Press, 1981, 476 p.
Dinsdale A. T. SGTE data for pure elements. Teddington: NPL Materials Center, 1990, 174 p.
Saunders N. and Miodownik A.P. CALPHAD. Calculation of phase diagrams. Guildford: Pergamon, 2005, 497 p.
Sundman B. and Ågren J. A regular solution model for phases with several components and sub-lattices, suitable for computer applications. J. Phys. Chem. Solids, 1981, Vol. 42., pp. 297 – 301
Trotsan A.I., Kaverinsky V.V. and Brodetsky I.L. The influence of carbon concentration at the isothermal precipitation of carbonitride phases based on Ti, Nb and Al. Construction, materials science, mechanical engineering: Collection of Scientific. works. Vol.73. - Dnep.- sk, PGASA., 2014, C. 24 – 28.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
