МНОГОУРОВНЕВАЯ МОДЕЛЬ ОПИСАНИЯ МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ: ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛИЭДРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ МАРТЕНСИТА

Сведения об авторах
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация

Аннотация

Многоуровневые модели неупругого деформирования, учитывающие эволюцию микроструктуры, являются перспективными для разработки технологий создания функциональных материалов-конструкций, имеющих оптимальные эксплуатационные характеристики. В работе обсуждается математическая формулировка примой многоуровневой модели для описания неупругого деформирования представительного объема поликристалла (аналога макрообразца) с учетом формирования и эволюции мартенситной структуры в процессе превращения. В модель включено рассмотрение трех структурно-масштабных уровней. На макроуровне решается краевая задача, определяются поля напряжений, деформаций и других переменных модели. На мезоуровне-I рассматривается однородное зерно исходного аустенита, в котором за счет внешних воздействий происходит мартенситный переход. Для детализированного описания отклика материала на уровне зерна в рассмотрение вводится вспомогательный масштабный уровень – мезоуровень-II. На этом уровне явным образом исследуются геометрические особенности формирования пакетного мартенсита. Разработан оригинальный способ для описания полиэдрической структуры мартенсита, построение которой выполняется при достижении объемной доли новой фазы в зерне аустенита критического значения. Описание пакета как объединение полиэдров, состоящего из тонких пластин, позволяет ввести в модель геометрические характеристики элементов структуры, в частности границы пластинок и пакета, линейные размеры, объемы и др., дополнить их кристаллографическими ориентациями. Полученные геометрические характеристики мартенситного пакета с последующей обработкой передаются на уровень отдельного зерна. Это позволяет более детально учитывать реализующиеся в процессе взаимодействия фаз механизмы деформирования и упрочнения. Приводятся результаты формирования полиэдрической структуры пакета мартенсита в стали 08Х18Н10 (AISI 304) в численных экспериментах по одноосному деформированию при комнатной температуре и скорости деформирования 10-6с-1.

Ключевые слова

мартенситное превращениемногоуровневые физически-ориентированные моделинеупругое деформированиепакетный мартенситкритерий фазового превращения.

Литература

  1. 1.Heat treatment effect on mechanical properties of AISI 304 austenitic stainless steel / H. Essoussi, S. Elmouhri, S. Ettaqi, E. Essadiqi // Procedia Manufacturing. – 2019. – Vol. 32. – P. 883–888. DOI: 10.1016/j.promfg.2019.02.298 Scholar
  2. 2.A review on machining performance of AISI 304 steel / A. Kumar, R. Sharma, S. Kumar, P. Verma // Materials Today: Proceedings. – 2022. – Vol. 56. – P. 2945–2951. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.11.003 Scholar
  3. 3.Mechanical Surface Treatments of AISI 304 Stainless Steel: Effects on Surface Microrelief, Residual Stress, and Microstructure / D.A. Lesyk, H. Soyama, B.N. Mordyuk, V.V. Dzhemelinskiy, S. Martinez, N.I. Khripta, A. Lamikiz // J. of Materi Eng and Perform. – 2019. – Vol. 28, no. 9. – P. 5307–5322. DOI: 10.1007/s11665-019-04273-y Scholar
  4. 4.Analysis of dependence of internal damping on temperature of austenitic steels AISI 304 and AISI 316L / M. Uhríčik, M. Oravcová, P. Palček, T. Oršulová, P. Hanusová // Transportation Research Procedia. – 2019. – Vol. 40. – P. 107–112. DOI: 10.1016/j.trpro.2019.07.018 Scholar
  5. 5.Yang, G. An Overview of High Yield Strength Twinning-Induced Plasticity Steels: 1 / G. Yang, J.-K. Kim // Metals. – Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021. – Vol. 11, no. 1. – P. 124. DOI: 10.3390/met11010124 Scholar
  6. 6.A polycrystal plasticity based discontinuous dynamic recrystallization simulation method and its application to copper / G. Zhou, Z. Li, D. Li, Y. Peng, H.S. Zurob, P. Wu // International Journal of Plasticity. – 2017. – Vol. 91. – P. 48–76. DOI: 10.1016/j.ijplas.2017.01.001 Scholar
  7. 7.Levitas, V.I. Thermomechanical theory of martensitic phase transformations in inelastic materials / V.I. Levitas // International Journal of Solids and Structures. – 1998. – Vol. 35, no. 9. – P. 889–940. DOI: 10.1016/S0020-7683(97)00089-9 Scholar
  8. 8.Zhao, J. Thermomechanical processing of advanced high strength steels / J. Zhao, Z. Jiang // Progress in Materials Science. – 2018. – Vol. 94. – P. 174–242. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.01.006 Scholar
  9. 9.Modelling martensitic transformation in titanium alloys: The influence of temperature and deformation / M. Bignon, E. Bertrand, F. Tancret, P.E.J. Rivera-Díaz-del-Castillo // Materialia. – 2019. – Vol. 7. – P. 100382. DOI: 10.1016/j.mtla.2019.100382 Scholar
  10. 10.Crystallography and asymmetry of tensile and compressive stress-induced martensitic transformation in metastable β titanium alloy Ti–7Mo–3Nb–3Cr–3Al / P. Gao, J. Fan, F. Sun, J. Cheng, L. Li, B. Tang, H. Kou, J. Li // Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – Vol. 809. – P. 151762. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.151762 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 2, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
17.06.2024
В выпуске
17.06.2024
Выпуск
№ 2 (2024)
Поделиться