Modelling of microstructure changes during hot deformation using cellular automata

The paper is focused on an application of the cellular automata (CA) method to description of microstructure changes in continuous deformation condition. The model approach consists of Cellular Automata model of microstructure development and the thermal-mechanical finite element (FE) code. Dynamic recrystallization phenomenon is taken into account in 2D CA model which takes advantage of explicit representation of microstructure, including individual grains and grain boundaries. Flow stress is the main material parameter in mechanical part of FE and is calculated on the basis of average dislocation density obtained from the CA model. The results obtained from the model were validated with the experimental data. In the present study, austenitic steel X3CrNi18-10 was investigated. The examination of microstructure for the initial and final microstructures was carried out, using light microscopy, transmission electron microscopy and EBSD technique. Compression forces were recorded during the tests and flow stresses were determined using the inverse method.

W artykule przedstawiono model, który opisuje zmiany struktury w warunkach ciągłego odkształcenia z wykorzystaniem automatów komórkowych. Opracowane rozwiązanie wykorzystuje połączenie modelu automatów komórkowych (ang. Cellular Automata, CA) zmian mikrostruktury i kodu elementów skończonych rozwiązującego problem termomechaniczny. Do opracowania modelu zmian mikrostruktury wykorzystano dwuwymiarową siatkę automatów komórkowych. Model zmian naprężenia uplastyczniającego bazuje na średniej gęstości dyslokacji wyliczonej poprzez homogenizację gęstości dyslokacji w siatce automatów komórkowych. Opracowany model zweryfikowano w oparciu o wyznaczone krzywe płynięcia dla stali austenitycznej X3CrNi18-10 i badania mikrostruktury z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej, transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz techniki EBSD. Naprężenie uplastyczniające zostało wyznaczone w oparciu o metodę obliczeń odwrotnych na podstawie danych uzyskanych z prób osiowosymetrycznego ściskania.