Title
Mikromehaničko modelovanje krtog transkristalnog loma u srednjeugljeničnim mikrolegiranim čelicima
Creator
Jovanović, Gvozden, 1990-
CONOR:
72912649
Copyright date
2023
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno 3.0 Srbija (CC BY-NC 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence. Ova licenca ne dozvoljava komercijalnu upotrebu dela. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 29.02.2024.
Other responsibilities
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Tehnološko-metalurški fakultet
Alternative title
Micromechanical modeling of brittle transcrystalline fracture in medium-carbon microalloyed steels
Publisher
[G. Jovanović]
Format
111 str.
description
Tehničke nauke - Inženjerstvo materijala / Technical sciences - Material Science and Engineering
Abstract (sr)
U radu su ispitivana dva komercijala srednjeugljenična čelika za kovanje mikrolegirana titanom i
vanadijumom – TiV-čelik (0,099%V, 0,002%Ti i 0,256%С) i V-čelik (0,123%V,0,011%Ti i
0,309%С).
Cilj rada je da modelovanjem dodatno produbi razumevanje i detaljnije opiše mikromehanizam krtog
loma ovih srednjeugljeničnih mikrolegiranih čelika sa dominantnom strukturom acikularnog ferita
(AF).
Mikrostrukture oba čelika su dobijene termičkom obradom na 1250 °C u trajanju od 30 minuta u
atmosferi argona, i kontinuiranim hlađenjem na mirnom vazduhu i ispitivane su primenom svetlosnog
mikroskopa i skenirajućeg elektronskog mikroskopa. Mehanička ispitivanja savijanjem u četiri tačke
i jednoosnim zatezanjem vršena su na temperaturi tečnog azota. Modelovanje je rađeno metodom
konačnih elemenata softverom ABAQUS, a kvantitativna analiza mikrostrukture i merenje debljine
cementita rađeno je softverom MIPAR.
Izmereni udeo cementitnih pločica između iglica AF za V čelik iznosi 3,78% (maksimalne debljine
0,948 μm), dok za TiV-čelik 18,30% (maksimalne debljine 1,109 μm). Prema modelovanim
raspodelama napona debljina izmerenih cementitnih pločica u AF nijedan od identifikovanih
uključaka nisu utvrđeni kao izvor inicijacije loma.
Prosečna vrednost efektivne površinske energije loma V-čelika iznosi 58,5 Jm-2 dok za TiV-čelik
iznosi 55,6 Jm-2. Mikromehanizam loma u oba ispitivana čelika može se svesti na dva koraka, u
skladu sa Miler-Smitovim mehanizmom:
I- Usled velike deformacije pri vrhu zareza dolazi do inicijacije loma stvaranjem inicijalnih
mikroprslina lomom cementitnih lamela unutar perlita.
II- Nastala mikroprslina lako se rasprostire kroz susedne perlitne kolonije i feritna zrna slične
kristalografske orijentacije formirajući početnu mikroprsline kritične veličine.
Abstract (en)
Two commercial medium carbon forging steels microalloyed with titanium and vanadium – Ti-V-
steel (0.099%V, 0.002%Ti and 0.256%S) and V-steel (0.123%V, 0.011%Ti and 0.309%S) were
examined.
The aim of the work is to deepen understanding and describe micromechanism of brittle fracture in
the two medium carbon steels with a dominant structure of acicular ferrite (AF).
The microstructure of both steels was obtained by thermal treatment at 1250 °C for 30 minutes in an
argon atmosphere, continuous cooling in still air and were examined using light microscopy and
scanning electron microscopy. Four-point bending and uniaxial tension tests were performed at liquid
nitrogen temperature. Modeling was performed with finite element method using ABAQUS software,
and quantitative analysis of microstructure and cementite thickness was done using MIPAR image
analysis software.
The measured volume fraction of cement plates in AF for V-steel is 3.78% (maximum thickness 0.948
μm), while for TiV-steel 18.30% (maximum thickness 1.109 μm). According to the modeled stress
distributions, the thickness of the measured cementite plates in AF, as well any of the identified
inclusions, there were not detected to be the source of fracture initiation.
The average value of the effective fracture surface energy of V-steel is 58.5 Jm-2, while for TiV-steel
it is 55.6 Jm-2. The micromechanism of fracture in both tested steels can be reduced to two steps,
according to Miller-Smith's mechanism:
I- Due to the large plastic deformation in front of the notch, fracture initiation occurs by creating
microcracks by cracking the cementite lamellae inside pearlite.
II- The resulting microcrack propagate easily through adjacent pearlite colonies and ferrite grains of
similar crystallographic orientation, forming the initial facet of critical size.
Authors Key words
Metoda konačnih elemenata, mikromehaničko modelovanje, srednjeugljenični mikrolegirani čelici,
čelici za kovanje, acikularni ferit, lom mehanizmom cepanja, krti transkristalni lom,
mikromehanizam loma, kritični napon loma
Authors Key words
Finite element analysis, micromechanical modeling, Medium carbon microalloyed steels, forging
steels, acicular ferrite, cleavage fracture, brittle transcrystalline fracture, fracture micromechanism,
critical fracture stress
Classification
669.141.3.046.51:539.422.22(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
U radu su ispitivana dva komercijala srednjeugljenična čelika za kovanje mikrolegirana titanom i
vanadijumom – TiV-čelik (0,099%V, 0,002%Ti i 0,256%С) i V-čelik (0,123%V,0,011%Ti i
0,309%С).
Cilj rada je da modelovanjem dodatno produbi razumevanje i detaljnije opiše mikromehanizam krtog
loma ovih srednjeugljeničnih mikrolegiranih čelika sa dominantnom strukturom acikularnog ferita
(AF).
Mikrostrukture oba čelika su dobijene termičkom obradom na 1250 °C u trajanju od 30 minuta u
atmosferi argona, i kontinuiranim hlađenjem na mirnom vazduhu i ispitivane su primenom svetlosnog
mikroskopa i skenirajućeg elektronskog mikroskopa. Mehanička ispitivanja savijanjem u četiri tačke
i jednoosnim zatezanjem vršena su na temperaturi tečnog azota. Modelovanje je rađeno metodom
konačnih elemenata softverom ABAQUS, a kvantitativna analiza mikrostrukture i merenje debljine
cementita rađeno je softverom MIPAR.
Izmereni udeo cementitnih pločica između iglica AF za V čelik iznosi 3,78% (maksimalne debljine
0,948 μm), dok za TiV-čelik 18,30% (maksimalne debljine 1,109 μm). Prema modelovanim
raspodelama napona debljina izmerenih cementitnih pločica u AF nijedan od identifikovanih
uključaka nisu utvrđeni kao izvor inicijacije loma.
Prosečna vrednost efektivne površinske energije loma V-čelika iznosi 58,5 Jm-2 dok za TiV-čelik
iznosi 55,6 Jm-2. Mikromehanizam loma u oba ispitivana čelika može se svesti na dva koraka, u
skladu sa Miler-Smitovim mehanizmom:
I- Usled velike deformacije pri vrhu zareza dolazi do inicijacije loma stvaranjem inicijalnih
mikroprslina lomom cementitnih lamela unutar perlita.
II- Nastala mikroprslina lako se rasprostire kroz susedne perlitne kolonije i feritna zrna slične
kristalografske orijentacije formirajući početnu mikroprsline kritične veličine.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.