CrMo4 anyagtípusok izotermikus átalakulási folyamatainak elemzése és összehasonlítása VEM alapú fázis elemeket tartalmazó TTT diagramok alkalmazásával

Hasonló dokumentumok
Alakítás és hőkezelés hatása az acél szövetszerkezetére

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája

Acélok nem egyensúlyi átalakulásai

TANULÁSTÁMOGATÓ KÉRDÉSEK AZ 2.KOLLOKVIUMHOZ

Szilárdság (folyáshatár) növelési eljárások

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

ANYAGISMERET I. ACÉLOK

Acélok és öntöttvasak definíciója

Hőkezelő technológia tervezése

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

Egyensúlyitól eltérő átalakulások

ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK

A szerkezeti anyagok tulajdonságainak megváltoztatási lehetőségei. Szilárdság növelésének lehetőségei

Az alakítással bevitt energia hatása az ausztenit átalakulási hőmérsékletére

Hőkezelhetőség, hőkezelt alkatrészek vizsgálata

A nagytermi gyakorlat fő pontjai

Szilárdságnövelés. Az előkészítő témakörei

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

ANYAGSZERKEZETTAN II.

Fázisátalakulás Fázisátalakulások diffúziós (egyedi atomi mozgás) martenzites (kollektív atomi mozgás, diffúzió nélkül)

A hallgató neve Minta Elemér A NEPTUN kódja αβγδεζ A tantárgy neve Fizika I. vagy Fizika II. A képzés típusa Élelmiszermérnök BSc/Szőlész-borász

Verő Balázs, Bereczki Péter, Csepeli Zsolt, Sebő Sándor. Workshop Dunaújváros,

Ph.D. értekezés tézisei AZ AUSZTEMPERÁLT GÖMBGRAFITOS ÖNTÖTTVAS BAINITES ÁTALAKULÁSÁNAK VIZSGÁLATA. Kozsely Gábor okl. kohómérnök

Fémötvözetek hőkezelése ANYAGMÉRNÖKI ALAPKÉPZÉS (BSc) Hőkezelési szakirány

Szá molá si feládáttí pusok á Ko zgázdásá gtán I. (BMEGT30A003) tá rgy zá rthelyi dolgozátá hoz

Kutatási beszámoló február. Tangens delta mérésére alkalmas mérési összeállítás elkészítése

MATEMATIKA EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI (TÉTELEK) 2005

(C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

HŐKEZELÉS FÉMTANI ALAPJAI

Andó Mátyás Felületi érdesség matyi.misi.eu. Felületi érdesség. 1. ábra. Felületi érdességi jelek

Mérési adatok illesztése, korreláció, regresszió

GÉPÉSZMÉRNÖKI SZAK. Anyagtudomány II. Szabványos acélok és öntöttvasak. Dr. Rácz Pál egyetemi docens

Akusztikus aktivitás AE vizsgálatoknál

Baris A. - Varga G. - Ratter K. - Radi Zs. K.

MÉRÉSI EREDMÉNYEK PONTOSSÁGA, A HIBASZÁMÍTÁS ELEMEI

A metastabilis Fe-Fe 3 C ikerdiagram (Heyn - Charpy - diagram)

SZERKEZETI ACÉLOK HEGESZTÉSE

Fémtan I. kommunikációs dosszié FÉMTAN I. ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR

Mérnöki anyagok NGB_AJ001_1. Szerkezeti acélok

Anyagjellemzők változásának hatása a fúróiszap hőmérsékletére

Sztentbordába integrált markerek előállítása lézersugaras mikromemunkálással. Nagy Péter 1,2

Vizuális adatelemzés - Gyakorlat. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

A évi TOP20 kukorica hibridek terméseinek stabilitásvizsgálata

Anyagismeret. 3. A vas- karbon ötvözet

A hőkezeléseket három lépésben végzik el:

ANYAGSZERKEZETTAN II.

Abszolútértékes és gyökös kifejezések Megoldások

KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM KISFELADAT

Az acélok edzhetőségének vizsgálata

Fázisátalakulások vizsgálata

Nagyszilárdságú lemezanyagok alakíthatósági vizsgálatai

ÖNÉLETRAJZ Dr Czél Györgyné sz.janovszky Dóra

5 előadás. Anyagismeret

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

ACÉLOK ÉS ALKALMAZÁSUK

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Az alakítási textúra hatása a saválló acélokban végbemenő fázisátalakulásokra

A technológiai paraméterek hatása az Al 2 O 3 kerámiák mikrostruktúrájára és hajlítószilárdságára

Modern fizika laboratórium

Anyagtudomány Előadás. Acélok nem-egyensúlyi átalakulási diagramjai Izotermás és folyamatos hűtésű átalakulási diagramok

Gépgyártástechnológiai technikus Gépgyártástechnológiai technikus

Az egyszerűsítés utáni alak:

Vas- karbon ötvözetrendszer

KIFÁRADÁSI ÉLETTARTAM KISFELADAT (MSc.)

Végeselemes analízisen alapuló méretezési elvek az Eurocode 3 alapján. Dr. Dunai László egyetemi tanár BME, Hidak és Szerkezetek Tanszéke

Az egyenes egyenlete: 2 pont. Az összevont alak: 1 pont. Melyik ábrán látható e függvény grafikonjának egy részlete?

I. BESZÁLLÍTÓI TELJESÍTMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE

Lemez- és gerendaalapok méretezése

Anyagtudomány: hagyományos szerkezeti anyagok és polimerek

Dinamikus modellek felállítása mérnöki alapelvek segítségével

Paksi Atomerőmű üzemidő hosszabbítása. 4. melléklet

Matematika szóbeli érettségi témakörök 2016/2017-es tanév őszi vizsgaidőszak

FÉLMEREV KAPCSOLATOK NUMERIKUS SZIMULÁCIÓJA

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

ALAKEMLÉKEZŐ ÖTVÖZETEK

Kisciklusú fárasztóvizsgálatok eredményei és energetikai értékelése

A Cassini - görbékről

A mérések általános és alapvető metrológiai fogalmai és definíciói. Mérések, mérési eredmények, mérési bizonytalanság. mérés. mérési elv

Felületmódosító eljárások

Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása

BME Járműgyártás és -javítás Tanszék. Javítási ciklusrend kialakítása

FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

a) A logaritmus értelmezése alapján: x 8 0 ( x 2 2 vagy x 2 2) (1 pont) Egy szorzat értéke pontosan akkor 0, ha valamelyik szorzótényező 0.

DETERMINATION OF SHEAR STRENGTH OF SOLID WASTES BASED ON CPT TEST RESULTS

Melléklet. 4. Telep fluidumok viselkedésének alapjai Olajtelepek

FÉMÖTVÖZETEK HŐKEZELÉSE

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Abszolútértékes és Gyökös kifejezések

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérés megnevezése: Potenciométerek, huzalellenállások és ellenállás-hőmérők felépítésének és működésének gyakorlati vizsgálata

Öntöttvasak. Öntöttvasak

Matematika osztályozó vizsga témakörei 9. évfolyam II. félév:

Regresszió számítás. Tartalomjegyzék: GeoEasy V2.05+ Geodéziai Kommunikációs Program

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK. Anyagtudomány c. tantárgyból a 2009/10. tanév I. félévében Gépészmérnöki és Informatikai Kar, Gépészmérnöki Szak, BSc képzés

STAF, STAF-SG. Beszabályozó szelepek DN , PN 16 és PN 25

ÖNÉLETRAJZ. Mende Tamás. Munkahely: Miskolci Egyetem, Fémtani és Képlékenyalakítástani Tanszék 3515, Miskolc-Egyetemváros Telefon: (46) / 1538

Osztályozóvizsga követelményei

Ideális gáz és reális gázok

Turbinaforgórész felújítása felrakóhegesztéssel

CuAlNi alapú alakemlékező ötvözetek fémtani folyamatainak vizsgálata

Átírás:

CrMo4 anyagtípusok izotermikus átalakulási folyamatainak elemzése és összehasonlítása VEM alapú fázis elemeket tartalmazó TTT diagramok alkalmazásával Ginsztler J. Tanszékvezető egyetemi tanár, Anyagtudomány és Technológia Tanszék, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, H-1111. Budapest, Goldmann Gy. tér 3. I. em. 153. Tel: (1) 463 2954, e-mail: matsci@eik.bme.hu Dudás Z. Egyetemi adjunktus, Anyagtudomány és Technológia Tanszék, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, H-1111. Budapest, Goldmann Gy. tér 3. I. em. 153. Tel: (1) 463 2853, e-mail: dudas@eik.bme.hu Összefoglalás A VEM alapú fázis elemek alkalmazása kiválóan alkalmas az izotermikus (TTT) fázisátalakulási diagramok folyamatainak értékelésére és matematikai modellezésére. A CrMo 4 anyagminőségű acélok különböző izotermikus átalakulási diagramjainak összehasonlítása azt mutatja, hogy ezzel a modellezéssel finom különbségek értékelése is lehetséges. Az izotermikus átalakulási diagramokhoz tartozó adatok felhasználásával többváltozós regressziós számítások elvégzésére is mód van. 1 Bevezetés Az utóbbi években az alapkutatások elsősorban a diffúzió alapú ausztenites átalakulások folyamatainak matematikai leírásával foglalkoztak, ahol az alap matematikai eljárások a hagyományos Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) modellre épülnek. Ezeknél a megoldásoknál a cél a modell paraméterek meghatározása olyan módon, hogy a kiadódó hőmérsékletfüggő matematikai függvények minél jobban megközelítsék az izotermikus átalakulási diagramok mért átalakulási görbéit. A korábbi irodalmakban [1-4] már bemutatott VEM alapú fázis elemeken alapuló modell egy olyan alternatív módszer, ahol a cél már az izotermikus átalakulási diagramok valódi mérési adatai között elhelyezkedő tartományok minél jobb megközelítése. Mivel a fázis elemek csomópontjai az izotermikus diagramok mért eredményeit tartalmazzák, a módszer elsősorban azoknak a komplex technológiai folyamatoknak a matematikai modellezésére alkalmas, amelyekhez az izotermikus diagramok felvétele is készült. Azonos anyagtípus körbe tartozó, de különböző kémiai összetételű anyagok, kimért átalakulási diagramjainak komplex kezelésénél (az adott esetben a CrMo4 anyagtípusra bemutatva) a többváltozós regressziós számítások nyújtanak arra lehetőséget, hogy a fázisok mennyiségei a nem mért kémiai összetételű tartományokban is jó közelítéssel meghatározhatók legyenek. 2 A VEM típusú fázis elemekből felépített átalakulási diagramok alkalmazása A bemutatott izotermikus átalakulási diagramok alapelemeit adó fázis elemek csomópontjainak koordinátáit a hőmérséklet és az idő logaritmusa alkotják. A

csomópontokban a különböző fázisok mért mennyiségei azok a paraméterek, amelyeknek értékei minden egyes csomópontban a mért adatoknak felelnek meg, és amelyeknél az egyes csomópontok között a változás közelítése lineáris. A csomópontokban jelenlévő fázisok összes mennyisége minden esetben 100%. A hőmérséklet és időfüggő technológiák során egyes fázisok eltűnhetnek, más fázisokká alakulhatnak és/vagy új fázisok is keletkezhetnek. Az egyidejűleg jelenlévő fázisok tulajdonságai az egyes fázisok mennyiségének megfelelő arányban érvényesülnek. A fázisok mennyiségének változásával a csomópontokban reprezentált szövetelemek tulajdonságai is arányosan megváltoznak. Ilyen módon a fázis elemek alkalmazása a kevert anyagállapotok aktuális tulajdonságainak figyelembevételére is módot ad. 2.1 Az izotermikus átalakulások számításához alkalmazott fázis elemek Az 1. ábrán olyan háromszög és négyszög alakú fázis elemek láthatók [1-4], ahol a csomópontok csak azok csúcspontjaiban helyezkednek el. 1. ábra Az izotermikus átalakulások számításához alkalmazott fázis elem típusok 2.2 A fázis elemek gyakorlati alkalmazása A gyakorlatban különböző átalakulások kombinációinak alkalmazása fordul elő a leggyakrabban. Ilyenek például az ausztenitesítési átalakulási folyamat után elvégzett edzési folyamat, és az azt követő megeresztési folyamat, az acélok esetében, vagy a képlékeny alakítási-, az újrakristályosodási- és kiválásos folyamatok egyidejű folyamatai. Az ilyen komplex technológiai folyamatok közül néhány látható a korábban publikált irodalomban [2-4]. 2.3 A bemutatott izotermikus átalakulási diagramok képein látható objektumok értelmezése A CrMo 4 típusú anyagok izotermikus átalakulási diagramjai hasonlóak egymáshoz. Közülük az 1050 C ausztenitesítési hőmérsékletekhez tartozó, fázis elemekkel felépített izotermikus diagramok képei láthatók a 2. ábrán. A képeken a különböző fázistartományokhoz tartozó fázis elemek képei különböző színűek. A ferrit tartomány elemeinek színe piros, a perlit elemeké lila. A bainit tartomány színe zöld, a martenzit területe kék színű. Az 560 C hőmérsékletű izotermikus hőmérsékletvonalakat a képekben fekete vízszintes vonal jelöli. A lg(t) tengely kezdő értéke a 2. ábrában látható diagramok esetében: 10-1 azaz 0,1 s. A lg(t) tengely legnagyobb időértéke 10 6 s. A függőleges tengely hőmérséklet tartománya: 0-900 C.

a.) b.) 25 CrMo 4 (Sorszám: 2) 34 CrMo 4 (Sorszám: 4) c.) d.) 42 CrMo 4 (Sorszám: 6) 50 CrMo 4 (Sorszám: 8) 2. ábra Az anyagok izotermikus diagramjai fázis elemek alkalmazásával (T A = 1050 C), a T = 560 C izotermikus hőmérsékletek bejelölésével Az aktuális T, lg(t) pont helyzetét a vízszintes vonal végén elhelyezkedő piros kör középpontja jelöli ki. Az aktuális időérték számszerűen a fázis elemek alkotta diagramok alatt látható Time címkéjű szövegdobozból olvasható ki. Az aktuális hőmérsékletérték a Temp címkéjű szövegdobozban látható (A bemutatott esetben: 560 C). Az idő- és hőmérséklet értékek mellett jobbra olvashatók ki az aktuális fázisok mennyiségeinek értékei. (Balról jobbra szövegközzel elválasztva az ausztenit, a ferrit, a perlit, a bainit és a martenzit mennyisége). Alattuk a fázisok neveinek felsorolása látható. Az ábrák alján elhelyezkedő szövegdobozokban balról jobbra az ausztenitesítés hőmérséklete és a számításoknál figyelembe vett ötvözők mennyisége (C, Si, Mn, P, S, Cr, Cu, Mo, Ni) van feltüntetve százalék értékben. 2.4 A fázis elemek alkalmazása négy különböző CrMo 4 típusú acél izotermikus diagramjainál Az 1-4 táblázatban szereplő adatok két különböző ausztenitesítési hőmérséklettel és négy különböző összetétellel rendelkező CrMo 4 típusú acél nyolc kimért izotermikus átalakulási diagramjából [5] készült fázis elemeket tartalmazó diagramokon végzett műveletek eredményei. A nyolc diagram alapadatait az 1. táblázat tartalmazza. A 3. ábra a 2. ábrában látható izotermikus diagramoknál kialakuló fázismennyiségek változásának jellegét mutatja be a vizsgált 560 C hőmérsékleten, a vizsgált hőmérséklet

környezetében lévő fáziselemek feltüntetésével és az 1000 s időponthoz tartozó mennyiségek adatainak számszerű megadásával. a.) b.) 25 CrMo 4 34 CrMo 4 c.) d.) 42 CrMo 4 50 CrMo 4 3. ábra A fázisok mennyiségi változásainak jellege 560 C hőmérsékleten és a mennyiségek számszerű értékeinek bemutatása 1000 s időértéknél A 2. táblázat az ausztenit, a ferrit, a perlit és a bainit mennyiségi értékeit szemlélteti 560 C hőmérsékleten 1000 s idő esetében a 3. ábrán szemléltetett mért eredmények, az (1) egyenlet alapján kiszámított értékek és a 0-100% mennyiségtartományra korrigált értékek bemutatásával. A mért eredmények a fázis elemek alkalmazásával kiadódó értékek. A 4. táblázatban az 560 C hőmérsékleten jellemző átalakulási időértékek és a jellemző időértékekhez tartozó fázismennyiségek láthatók. 1. táblázat A vizsgált CrMo 4 típusú anyagok jellemző adatai Sorszám Acél megnevezése T aust. [ C] C Si Mn P S Cr Cu Mo Ni 1 25 CrMo4 875 0.22 0.25 0.64 0.010 0.011 0.97 0.16 0.23 0.33 2 25 CrMo4 1050 0.22 0.25 0.64 0.010 0.011 0.97 0.16 0.23 0.33 3 34 CrMo4 850 0.30 0.22 0.64 0.011 0.012 1.01 0.19 0.24 0.11 4 34 CrMo4 1050 0.30 0.22 0.64 0.011 0.012 1.01 0.19 0.24 0.11 5 42 CrMo4 860 0.38 0.23 0.64 0.019 0.013 0.99 0.17 0.16 0.08 6 42 CrMo4 1050 0.38 0.23 0.64 0.019 0.013 0.99 0.17 0.16 0.08 7 50 CrMo4 850 0.50 0.32 0.80 0.017 0.022 1.04 0.17 0.24 0.11 8 50 CrMo4 1050 0.50 0.32 0.80 0.017 0.022 1.04 0.17 0.24 0.11

2. táblázat A vizsgált fázisok mért-, a számított- és a korrigált mennyiségei 560 C hőmérsékleten 1000 s időértéknél Austenit Ferrit Perlit Bainit Sorszám 1 48.41 41.19 41.19 0 0.53 0.53 5.6 4.03 4.03 45.99 54.24 54.25 2 41.66 48.88 48.35 0-0.53 0 0 1.57 1.57 58.34 50.09 50.08 3 33.36 40.15 40.15 0.56 0.96 0.96 5.32 4.06 4.06 60.76 54.81 54.83 4 55.72 48.94 48.69 0.15-0.25 0 0 1.26 1.26 44.13 50.07 50.05 5 31.77 34.57 34.57 18.73 18.42 18.42 0 1.33 1.33 49.49 45.66 45.68 6 45.72 42.92 41.59 16.96 17.27 17.27 0-1.33 0 37.32 41.15 41.14 7 97.48 94.34 94.31 2.34 1.77 1.77 0.18 1.55 1.55 0 2.37 2.37 8 99.99 103.13 99.43 0 0.57 0.57 0.11-1.26 0 0-2.37 0 2.5 A CrMo 4 típusú acélok izotermikus átalakulással keletkező mennyiségeinek meghatározása többváltozós regressziós számítással A 2. táblázatban látható számított adatok többváltozós lineáris regressziós számítás eredményei. A 2. táblázat számított eredményei a 3. táblázatban látható regressziós tényezőket alkalmazó (1) regressziós egyenlettel számított értékek. A regressziós számítást fázisonként elvégezve a korábbi összes mennyiség értéke általában nem marad állandó. Ezért kell a számított eredményeket az összes mennyiségnek megfelelő értékre korrigálni. A 3. táblázat a 2. táblázat számított eredményeihez tartozó regressziós tényezőket mutatja be. Y = b TA * T aust [ C]+ b C * C + b Si * Si + b Mn * Mn + b P * P + b S * S + + b Cr * Cr + b Cu * Cu + b Mo * Mo + b Ni * Ni + Const (1) 3. táblázat A vizsgált fázisok regressziós tényezőinek értékei 560 C hőmérsékleten 1000 s időértéknél. Fázisok Sorszám b TA b C b Si b Mn b P b S b Cr b Cu B Mo B Ni Const Austenit 1-8 0.04393-241.2 844.9-298.5 5109.3 3252.3-4.907-133.4 585.0-157.7-107.6 Ferrit 1-8 -0.01403-347.2 252.8-25.41 4076.9 1901.5 39.62-51.70 197.4-123.0-50.94 Perlit 1-8 -0.00604 1097-1254 315.5-15226 -4277.0-108.6 311.2-1076 453.7 228.7 Bainit 1-8 -0.02369-1780 826.3 41.16 20584 7959.1 221.5-231.4 814.2-584.5-231.9

4. táblázat Az 560 C hőmérséklethez tartozó jellemző idő és fázismennyiség értékek Sorszám T [ C] t Ferrit kezdet t Bainit kezdet t Perlit kezdet t Perlit vég Ferrit Perlit Bainit 1 560 1.30 3.21 1594 18318 5.60 40.00 54.40 2 560-3.32 1265 534052 0 36.78 63.22 3 560 0.80 3.74 881 36200 5.32 33.92 60.76 4 560-4.28 970 50772 0 55.87 44.13 5 560-1.86 367 9511 0 50.51 49.49 6 560-2.53 332 6487 0 62.68 37.32 7 560 539.26-797 10720 0.18 99.82 0 8 560 926.90-1739 17022 0.11 99.89 0 3 Összefoglalás A fázis elemek alkalmazása jó alternatív módszer izotermikus átalakulási diagramok kezeléséhez. A módszer az összes mennyiség megfelelő korrekciójával alkalmas olyan izotermikus fázisátalakulások kezelésére is ahol a többváltozós regressziós megoldások alkalmazására lehetőség van. REFERENCES 1. Dudás Z., Ginsztler J. (2002), Phase elements for coupled simulation of TTT and CCT diagrams in: Gépészet 2002 Proceedings of the Third Conference on Mechanical Engineering, BUTE, May 30-31, 149-153. 2. Dudás Z., Ginsztler J. (2002), Some examples of the use of phase elements for coupled simulation of TTT and CCT diagrams in: Gépészet 2002 Proceedings of the Third Conference on Mechanical Engineering, BUTE, May 30-31, 154-158. 3. Dudás Z.(2003), Application of phase elements for FEM simulation of TTT diagrams EUROMAT 2003, 1-5 September 2003, Lausanne 4. Dudás Z. (2003), " Comparing the isothermal transformation processes of the material 50 CrV 4 using different TTT diagrams and FEM based phase elements " in Hungarian Conference and Exhibition on Materials Sceience Testing and Informatics, Balatonfüred, 2003. október 12-14, 154-155. 5. A. Rose (1956), Atlas zur Wärmebehandlung der Stähle, Max-Plank-Institut für Eisenforschung, Düsseldorf