Symulacja numeryczna i symulacja fizyczna w skali laboratoryjnej zmian mikrostruktury austenitu w procesie walcowania blach ze stali konstrukcyjnej wielofazowej

Na przykładzie stali CP opisano proces budowy kompleksowego modelu matematycznego obejmującego reologię odkształcanego materiału oraz zmiany zachodzące w strukturze austenitu w procesach obróbki plastycznej. Opracowany model matematyczny uwzględnia zależność kinetyki zmian strukturalnych od wielkości początkowego ziarna austenitu, wartości odkształcenia zastępczego i prędkości odkształcenia oraz od temperatury i czasu. Dzięki temu możliwe jest jego implementowanie do programów numerycznych symulujących płynięcie plastyczne materiału i transport ciepła wykorzystujących metodę elementów skończonych. Model matematyczny rozwoju struktury opracowano w oparciu o analizę wyników badań przeprowadzonych z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800. Modele opracowane w badaniach implementowano w komputerowym systemie wspomagającym projektowanie i realizację półprzemysłowego walcowania na gorąco, zaś wyniki przeprowadzonych symulacji z wykorzystaniem tego systemu przedstawione zostaną w prezentacji Pietrzyka i Raucha [1]. W artykule przedstawiono również możliwości symulacji fizycznej procesu walcowania na gorąco blach z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800. Metoda ta pozwala bardzo efektywnie wyznaczyć parametry procesu walcowania dla uzyskania pożądanej struktury blach.

The paper presents development of rheological and microstructural model for evolution of austenite in a multi - phase or Complex Phase (CP) steel subject to thermo-mechanical processing. The model accounts for the effect of prior austenite grain size, effective strain and strain rate, and also temperature and time on the kinetics of microstructural changes and phase transformations. This feature allows its implementation in the numerical models based on FEM for simulation of plastic flow and heat transfer. The microstructure evolution model was developed based upon plastometric tests conducted with Gleeble 3800 simulator. The developed models were implemented into hybrid expert system prepared by Pietrzyk and Rauch to be used for designing hot rolling technology for semi-industrial simulation [1]. The capability of physical simulation using simulator Gleeble 3800 to develop or optimize the parameters of the rolling was also demonstrated in the paper. The method allows the effective determination of the thermo-mechanical processing parameters to achieve the desired microstructure.