Modelowanie własności mechanicznych

WŁASNOŚCI MECHANICZNE:
•
•
•
•
GRANICA PLASTYCZNOŚCI
WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE
TWARDOŚĆ
TEMPERATURA PRZEJŚCIA W STAN KRUCHY
GRANICA PLASTYCZNOŚCI
−1
σ y = σ + K yd 2
0
gdzie: Ky
wzór Hall’a-Petch’a
współczynnik uwzględniający warunki odblokowania granic
ziaren
wielkość ziarna ferrytu
d
σ = σ ' + σ ss + σ p + σ + σ sg + σ t
0
0
d
gdzie: σ0’
naprężenie tarcia wewnętrznego
umocnienie od roztworu stałego
umocnienie wydzieleniowe
umocnienie dyslokacyjne
umocnienie pochodzące od granic podziarn
wpływ tekstury
σss
σp
σd
σsg
σt
−1
K yd 2 =σ g
Wyznaczanie poszczególnych składowych umocnienia:
1. σg = 18.6(d’)
−
1
2
d’ = dα/1000
2. σ0’ = 40 MPa
3. σss = 37[Mn]+83[Si]+59[Al]+38[Cu]+11[Mo]+2918[N]
4. σp = Kp([Nb] ∗ -0.5[Ti])
Kp stała = 2500 MPa/%wag
[Nb] ∗ zawartość Nb w roztworze w temperaturze rozpoczęcia przemiany Ts
w %wag
[Ti] zawartość Ti w %wag
7.7e a
[ Nb]∗ =
b
1
⎛
⎞
6770
+ 0.248[Mn] + 2.15 ⎟⎟ * ln10
⎝ Ts + 273
⎠
12
[C ] + [ N ]
14
b=
[ Nb]
a = ⎜⎜ −
5. σ
1
= αGbρ 2
d
gdzie:
α stała zależna od oddziaływania między dyslokacjami α = 0.38-1.33
(dla ferrytycznych = 0.8)
G moduł ścinania dla czystego żelaza; G = 8.1×104 MPa
b wektor Burgersa; dla ferrytu b = 0.248 nm
ρ gęstość dyslokacji
Jeśli TFD > Ts to:
Jeśli TFD < Ts to:
s
ρ
⎛ A
= ρ = ⎜⎜
0 T
⎝ FD
ρ
⎛ A ⎞
⎟
= ρ B exp(ε a − 1)⎜⎜
⎟
0
T
⎝ FD ⎠
⎞
⎟
⎟
⎠
s
gdzie: ρ0 gęstość dyslokacji w stali wyżarzonej; ρ0 = 4×108 cm-2
ε wielkość odkształcenia poniżej Ts
A, B, s stałe (1030, 1.8, 8.87)
w
⎛
⎞
6. σ = ε P⎜ Ts − 1⎟
sg
a ⎜T
⎟
⎝ FD
⎠
gdzie:
εa odkształcenie zakumulowane (w mierze logarytmicznej)
P stała zależna od wielkości ziarna ferrytu; P = 300 MPa
w = 0.3
Sumowanie:
•
r.s.s. (root of the sum of the squares summation)
1/ 2
2
⎡
⎤
σ y = ⎢⎛⎜σ 0' + σ ss + σ p + σ sg + σ t + σ g ⎞⎟ + σ 2 ⎥
d ⎥
⎢⎝
⎠
⎣
⎦
•
liniowe
σ y = σ 0' + σ ss + σ p + σ + σ sg + σ t + σ g
d
2
WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE
−1
∗
'
⎛
⎞
Rm = 164.9 + 634.7C + 56.3Mn + 99.7 Si + 651.9 P + 3339.4 N + 2500 Nb + 11⎜ d ⎟ 2
⎝
⎠
TWARDOŚĆ
HV =
3 × Rm
10
TEMPERATURA PRZEJŚCIA W STAN KRUCHY
•
ferryt ziarnisty (Irvine)
ITT = 37 - 0.8σg + 0.5(σp + σd)
•
ferryt iglasty (Pickering)
ITT = -19 + 0.26(σp + σd + σsg) - 11(d’)-1/2
d’ = dα/1000
3