Numerical model to predict microstructure of the heat treated of steel elements

In work the presented numerical models of tool steel hardening processes take into account thermal phenomena and phase transformations. Numerical algorithm of thermal phenomena was based on the Finite Elements Methods of the heat transfer equations. In the model of phase transformations, in simulations heating process continuous heating (CHT) was applied, whereas in cooling process continuous cooling (CCT) of the steel at issue. The phase fraction transformed (austenite) during heating and fractions during cooling of ferrite, pearlite or bainite are determined by Johnson-Mehl-Avrami formulas. The nescent fraction of martensite is determined by Koistinen and Marburger formula or modified Koistinen and Marburger formula. In the simulations of hardening was subject the fang lathe of cone (axisymmetrical object) made of tool steel.

Prezentowany w pracy model numeryczny procesu hartowania stali narzędziowej uwzględnia zjawiska cieplne i przemiany fazowe w stanie stałym. Algorytm numeryczny zjawisk cieplnych oparto na rozwiązaniu metodą elementów skończonych, w sformułowaniu Galernika, równania przewodzenia ciepła. W modelu przemian fazowych korzysta się z wykresów ciągłego nagrzewania (CTPa), oraz z wykresów ciągłego chłodzenia (CTPc) rozważanej stali. Ułamek fazy przemienionej (austenit) oraz ułamki ferrytu, perlitu lub bainitu wyznacza się formułami Johnsona-Mehla i Avramiego. Ułamek powstającego martenzytu wyznacza się wzorem Koistinena i Marburgera lub zmodyfikowanym wzorem Koistinena i Marburgera.