Аннотация
Развитие современных вычислительных методов и техники позволяют производить высокоточные расчеты сложных процессов, в том числе процессов обработки металлов давлением. Актуальным аспектом является применение таких подходов, которые с достаточной точностью описывают происходящие в металле структурные преобразования. Это является основанием для использования современных численных методов моделирования и компьютерных программ, позволяющих рассчитывать и прогнозировать структурно-фазовый состав обрабатываемых сталей. Целью данной работы является комплексный анализ деформационного и теплового состояний стали 09Г2С при температурах горячей прокатки 1220, 1100 и 820°C. Представлены результаты численного моделирования эволюции микроструктуры стали 09Г2С на основе модели Джонсона–Мела–Аврами–Колмогорова при горячей пластической деформации. Рассчитаны сред-ний размер рекристаллизованных зерен и их объемная доля в процессе динамической рекристаллизации. Показана возмож-ность применения программного обеспечения JMatPro для моделирования эволюции микроструктуры. Приведены резуль-таты термокинетического расчета фазового состава стали 09Г2С в равновесном состоянии, построены термокинети-ческие и изотермические диаграммы. Полученные результаты могут быть использованы для проектирования технологи-ческих процессов производства изделий различного назначения, основанных на различных видах термодеформационного воздействия.
Ключевые слова:
горячая прокатка, микроструктура, моделирование, JMatPro, модель Джонсона–Мела–Аврами-Колмогорова
1. Saunders N., Li X., Miodownik A.P., J.-Ph. Schille. Computer modeling of materials properties // Ther-motech Ltd., Surrey Technology Centre. The Surrey Research Park, Guildford GU2 7YG, U.K.
2. Роговой А.А., Салихова Н.К. Численное моделиро-вание технологического процесса горячей обработки слитка давлением // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2022. № 3. С. 135–146.
3. Sellars C.M. The kinetics of softening process during hot working of austenite // Czech. Journal of Physics. 1985. Vol. 35. Pp. 239–248.
4. Nes E., Marthinsen K. Modelling the evolution in mi-crostructure and properties during plastic deformation of f.c.c. – metals and alloys – An approach towards a unified model // Materials Science Engineering A. 2002. Vol. 322. Pp.176-193.
5. Лопатина Е.В., Полякова М.А., Воронин К.М. Кле-точные автоматы как перспективный метод моде-лирования процессов обработки металлов давле-нием // Теория и технология металлургического производства. 2022. №4. С.37-42.
6. Огородникова О.М. О проблемах интеграции вы-числительного материаловедения в цифровое ма-шиностроение // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2014. № 2 (154). С. 30–34.
7. Чурюмов А.Ю., Поздняков А.В. Моделирование эволюции микроструктуры металлических материалов в процессе горячей пластической деформации и термической обработки // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. №11. С. 1162-1186.
8. Mecking H., Kocks U. F. Kinetics of flow and strain-hardening // Acta Metall. 1981. Vol. 29. Pp. 1865-1875.
9. Сидоров А. JMatPro – программный пакет для мо-делирования свойств сталей и сплавов // САПР и графика. 2015. №4. С. 66-68.
10. JMatPro. Practical software for material properties [Электронный ресурс]. URL: www.sentesoftware.co.uk (дата обращения 15 мая 2024 г.)
11. Федосеева Е.М., Ольшанская Т.В. Термокинетиче-ский расчет фазового состава сварных швов алю-миниевого сплава 1420 системы Al-Mg-Li. Ч. 1. Термокинетический расчет фазового состава спла-ва 1420 // Вестник Пермского национального ис-следовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2020. Т. 22. № 4. С. 48-55.
12. Прогнозирование механических свойств прутков из титанового сплава ВТ6 с разным типом струк-туры / Егорова Ю.Б., Давыденко Л.В., Чибисова Е.В., Челпанов А.В. // Технология легких сплавов. 2022. №3. С. 30-40.
13. Выбор композиции нового жаропрочного титано-вого сплава с применением методов математиче-ского моделирования / Ночовная Н.А. Анташев В.Г., Ширяев А.А., Алексеев Е.Б. // Титан. 2015. № 1. С. 10–17.
14. Guo Z., Malinov S., Sha W. Modelling beta transus temperature of titanium alloys using artifi cial neural network // Computational Materials Science. 2005. Vol. 32. Iss. 1. Pp. 1–12.
15. in Y.C., Chen M.-S., Zhong J. Constitutive modeling for elevated temperature flow behavior of 42CrMo steel // Computational Materials Science. 2008. Vol. 42. Iss. 3. Pp. 470–477.
16. Johnson W.A., Mehl R.T. Reaction kinetics in pro-cesses of nucleation and growth // Trans AIME 1939. Vol. 185. Pp. 416–442.
17. Avrami M. Kinetics of phase change. II Transformation-time relations for random distribution of nuclei // Journal of Chemical Physics. 1940. Vol. 8. Pp. 212–224.
18. Kolmogorov A.N. On the Statistical Theory of Crys-tallization of Metals // Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Mat. 1937. Vol. 3. Pp. 355–359.
19. Коновалов Ю.В., Остапенко А.Л., Пономарев В.И. Расчет параметров листовой прокатки. Справоч-ник. М.: Металлургия, 1986. 430 с.
20. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и ме-ханизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985. 376 с.
21. Машины и агрегаты для производства и отделки проката / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М., Ф.К. Иванченко, М.А. Тылкин, В.И. Зюзин. М.: Металлургия, 1987. 480 с.
22. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Пре-вращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. 238 с.