Het Modelleren van Fasetransformaties in Staallegeringen
Mathias Mul
(COSSE student, double degree met
TU Berlin)
Dagelijks begeleider: Fred Vermolen
Plaats van afstuderen:
Tata Steel
Breedbandweg 1
1951 MC Velsen-Noord
Dagelijks begeleider Tata Steel: Kees Bos
start van afstuderen: november 2013
In mei 2014 is de
scriptie
verschenen en een
presentatie
gegeven.
De afstudeeropdracht is in september 2014 afgerond met het schrijven van
het
afstudeerverslag
en het geven van de
afstudeervoordracht.
Huidige adresgegevens etc. zijn te vinden op onze
alumnipagina.
Korte omschrijving van de afstudeeropdracht:
De mechanische eigenschappen van staal worden bepaald door de
samenstelling en microstructuur. Er zijn veel manieren om de
microstructuur van staallegeringen aan te passen. Warmtebehandelingen
worden veel toegepast om staal eigenschappen voor specifieke doeleinden
te geven. Effecten op de interne structuur van een staallegering door
afkoeling of verwarming kan gemodelleerd worden op microschaal. De
gemiddelde korrelgrootte is een belangrijke parameter, omdat gebleken is
dat deze gecorreleerd is met mechanische eigenschappen.
Een verklaring voor de grote verschillen in staal is te vinden in de
transformatie van de ijzerkristalstructuur van vlak gecenterd kubisch
(fcc) bij hogere temperaturen naar ruimtelijk gecenterd kubisch (bcc)
bij lagere temperaturen. De fase bij hoge temperatuur wordt aangeduid
als austeniet en de fase bij lage temperatuur als ferriet. De overgang
van een fcc-rooster naar een bcc-rooster wordt dus ook wel
austeniet-ferriettransformatie genoemd. (afbeelding hieronder)
Staal bestaat voornamelijk uit de elementen ijzer (Fe) en koolstof (C).
De beweging van het grensvlak tussen austeniet en ferriet wordt deels
bepaald door de koolstofconcentratie aan het grensvlak. Ferriet is bij
veel lagere concentraties koolstof al verzadigd, waardoor het koolstof
tijdens de transformatie voor het grensvlak het austeniet ingeduwd
wordt. Dit kan gemodelleerd worden met de diffusievergelijking, die de
verspreiding van koolstof in het austeniet beschrijft. (afbeelding
hieronder)
Het doel van dit afstudeerproject is het accuraat modelleren van
korrelgroei op een efficiënte manier. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van
Cellular Automata modellen. Een CA model is een discreet model met een
regelmatig rooster van cellen. Iedere cel heeft een verzameling met
eigenschappen, waaronder de staat, de omgeving en een
transformatieregel. Iedere tijdstap wordt de staat van een cel vernieuwd
door een regel, die meestal een functie van de staat van de buurcellen
is.
Resultaten van simulaties om de stabiliteit van het interface te
bepalen.
Contact informatie:
Kees
Vuik
Terug naar de
home page
of de
afstudeerpagina van Kees Vuik
English