پيش‎بيني رفتار ماكرومكانيكي فولادهاي دوفازي با استفاده از مدل‎سازي ميكرومكانيكي ريزساختار واقعي

Predicting macromechanical behavior of dual phase steels based on actual micromechanical modeling

در اين مقاله، رفتار ماكرومكانيكي فولادهاي دوفازي با استفاده از مدل‎سازي ميكرومكانيكي پيش‎بيني شده است. به منظور ساخت فولاد دوفازي با درصدهاي مختلف، فاز مارتنزيت، فولاد C-Mn تحت عمليات‎ حرارتي مختلف قرار گرفته، سپس در آب كوينچ شده است. پس از آن با استفاده از متالوگرافي و تصويربرداري ميكروسكوپ نوري، ريز ساختارهاي واقعي فولادهاي دوفازي به‎دست آمده‎ است. با استفاده از كد پردازش تصوير نوشته شده در نرم‎افزار Matlab ، ريز ساختار‎هاي واقعي پردازش شده، سپس با استفاده از كد اجزا محدود نوشته شده در نرم‎افزار Ansys، سلول واحد دو بعدي مدل شده است. در ادامه، با استفاده از تيوري نابجايي و تركيب شيميايي موضعي فازهاي فريت و مارتنزيت، منحني تنش-كرنش واقعي، اين فازها استخراج شده است. نتايج مدل‎سازي ميكرومكانيكي دو بعدي سلول واحد با شرايط مرزي پريوديك تحت بارگذاري كشش تك محوره انجام شده با نتايج آزمايش تجربي مقايسه شده است. در اين بررسي، نشان داده مي‎شود كه مدل ميكرومكانيكي دوبعدي در درصد فاز مارتنزيت‎هاي پايين، قابليت پيش‏بيني استحكام و رفتار نرم‎شوندگي فولادهاي دوفازي را دارد. علاوه بر آن از مدل ميكرومكانيكي دوبعدي به منظور ارزيابي پيشرفت موضعي شدن كرنش نيز مي‏توان استفاده كرد.

In this paper the macromechanical behavior of dual phase steel based on actual microstructure has been predicted. In order to prepare dual phase steelsc (DP) of different percent phase combinations, a low carbon steel (C-Mn) was subjected to intercritical annealing treatment (ICT) and quenched in water. Then, the actual microstructures of dual phase steels were obtained by metallographic analysis and optical microscopy. A 2D representative volume element (RVE) was generated by finite element code Ansys on the basis of actual microstructure which was obtained by image processing code in Matlab software. The individual single-phase flow curves were obtained based on the dislocation theory and the local chemical composition of constituent. The results of 2D micromechanical RVE models under periodic boundary conditions and tension loading were compared with the experimental results. It is shown that the 2D micromechanical model can predict both strength and ductility for low volume fraction of martensite in dual phase steels. The 2D micromechanical modeling may then be used to portray the local strain evolution of the individual phases in the DP microstructures.