Προσομοίωση των μετασχηματισμών φάσης και της
εξέλιξης της μικροδομής σε υποευτηκτοειδείς χάλυβες
κατά τη διάρκεια ραγδαίων θερμικών κατεργασιών

Μπουζούνη, Μαριάνθη

dc.contributor.author	Μπουζούνη, Μαριάνθη	el
dc.date.accessioned	2021-03-21T12:41:22Z
dc.date.available	2021-03-21T12:41:22Z
dc.date.issued	2021-03-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53101
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20799
dc.rights	Default License
dc.subject	Μετασχηματισμοί φάσεων	el
dc.subject	Χάλυβας	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Θερμικές κατεργασίες	el
dc.subject	Ρυθμός θέρμανσης	el
dc.subject	Phase Transformations	en
dc.subject	Steel	en
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Heat Treatment	en
dc.subject	Heating rate	en
dc.title	Προσομοίωση των μετασχηματισμών φάσης και της εξέλιξης της μικροδομής σε υποευτηκτοειδείς χάλυβες κατά τη διάρκεια ραγδαίων θερμικών κατεργασιών	el
dc.contributor.department	Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Φυσική Μεταλλουργία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-12-21
heal.abstract	Η παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνά την επίδραση ραγδαίων θερμικών κατεργασιών σε υποευτηκτοειδείς χάλυβες. Εστιάζει στην επίδραση του (ραγδαίου) ρυθμού αναθέρμανσης και της σύντομης παραμονής στην θερμοκρασία ωστενιτοποίησης στον μετασχηματισμό φερρίτη σε ωστενίτη και στην διαλυτοποίηση των καρβιδίων προκειμένου να εξηγηθεί ο μηχανισμός, που οδηγεί στην ύπαρξη μεικτών μικροδομών με συνύπαρξη μαρτενσίτη, μπαινίτη και υπολειπόμενου ωστενίτη (υπό προϋποθέσεις). Γι αυτό τον σκοπό εξετάσθηκαν συμβατικοί ρυθμοί θέρμανσης (10οC/s) σε αντιδιαστολή με τάχιστους ρυθμούς θέρμανσης (100–300oC/s), ενώ οι θερμοκρασίες ωστενιτοποίησης, που χρησιμοποιήθηκαν κυμαίνονταν μεταξύ 900–1080οC. Η παραμονή στην επιλεγμένη θερμοκρασία ωστενιτοποίησης κυμαίνεται μεταξύ 2–300s. Οι τάχιστοι (ραγδαίοι) θερμικοί κύκλοι εφαρμόστηκαν σε εργαστηριακή κλίμακα με χρήση διαστολομετρίας. Για την διερεύνηση χρησιμοποιήθηκαν δύο ευρέως χρησιμοποιούμενοι στην αυτοκινητοβιομηχανία υποευτηκτοειδείς χάλυβες χαμηλής κραμάτωσης, οι CrMo και C45. Οι δύο αυτοί χάλυβες περιέχουν περίπου 0.4% κ.β. C (άνθρακα), ενώ ο ένας εξ αυτών, ο CrMo, διαθέτει στοχευμένη κραμάτωση χρωμίου και μολυβδαινίου, η οποία ευνοεί την αύξηση της αντοχής μέσω της κατακρήμνισης σύνθετων καρβιδίων χρωμίου (Cr) (με παρουσία μολυβδαινίου - Mo). Ο C45 είναι κλασικός ανθρακομαγγανιούχος χάλυβας και έχει επιλεγεί για λόγους σύγκρισης. Η επίδραση του ρυθμού θέρμανσης και της παραμονής στην θερμοκρασία ωστενιτοποίησης στους μετασχηματισμούς φάσης μελετήθηκε ενδελεχώς θεωρητικά με χρήση προσομοίωσης και επιβεβαιώθηκε μέσω των εργαστηριακών αναλύσεων. Με τη βοήθεια θερμοδυναμικής προσομοίωσης μελετήθηκε η κινητική των μετασχηματισμών φάσης κατά τη διάρκεια της αναθέρμανσης και σύντομης ωστενιτοποίησης, ενώ έγινε περαιτέρω και αρχική προσομοίωση του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού με την εφαρμογή μοντέλου «phase – field». H αξιολογηση των αποτελεσμάτων και επικύρωση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης πραγματοποιήθηκε μέσω του χαρακτηρισμού της μικροδομής με τεχνικές οπτικής (ΟΜ) και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (SEM, EBSD, TEM), ενώ μετρήθηκε προκαταρκτικά και η αντοχή με τη χρήση μικροσκληρομετρήσεων. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η αύξηση του ρυθμού θέρμανσης καθυστερεί τη διαλυτοποίηση των καρβιδίων και τον σχηματισμό ωστενίτη, καθώς ο χρόνος που απαιτείται για τη διάχυση του C είναι μεγαλύτερος σε σχέση με τον διαθέσιμο χρόνο κατά τη διάρκεια αναθέρμανσης με ρυθμό >100οC/s. Παράλληλα, το Cr μειώνει την ταχύτητα μετακίνησης της διεπιφάνειας σεμεντίτη/ ωστενίτη (θ/γ) λόγω του φαινομένου «solute drag». Η αύξηση του Cr, όπως παρατηρήθηκε στο σύστημα Μ7C3/α, επιβραδύνει ακόμα περισσότερο τη διαλυτοποίηση των καρβιδίων και τον σχηματισμό ωστενίτη. Αντίστοιχη συμπεριφορά με το Cr παρουσιάζουν και τα στοιχεία αντικατάστασης νιόβιο (Nb) και Μο. Η μέλετη διαλυτοποίησης χονδρομερών καρβιδίων έδειξε ότι καθυστερεί περισσότερο η διαλυτοποίησή τους, όπως και ο σχηματισμός ωστενίτη, καθώς αυξάνεται η απαιτούμενη για τη διάχυση του C απόσταση, άρα, και ο απαιτούμενος για τη διάχυση χρόνος . Η ύπαρξη αδιάλυτων καρβιδίων εμποδίζει τη μεγέθυνση κόκκων του ωστενίτη και προκαλεί χημική ετερογένεια, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε υπολειπόμενο ωστενίτη στο τέλος της βαφής, όπως προβλέπεται και από την εξίσωση Koistinen – Marburger. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης είναι σε συμφωνία με τα αποτελέσματα της ανάλυσης των μικροδομής όπως προκύπτει και από τις αναλύσεις σε οπτική (ΟΜ) και ηλεκτρονική μικροσκοπία (SEM, EBSD και TEM-EDS).	el
heal.advisorName	Παπαευθυμίου, Σπύρος	el
heal.committeeMemberName	Χαλικιά, Ηλιάνα	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Παπαευθυμίου, Σπύρος	el
heal.committeeMemberName	Λεκάτου, Αγγελική	el
heal.committeeMemberName	Μιχαηλίδης, Νίκος	el
heal.committeeMemberName	Χαϊδεμενόπουλος, Γρηγόρης	el
heal.committeeMemberName	Τσακιρίδης, Πέτρος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	223 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false