МУЛЬТИМАСШТАБНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СТАЛИ ПРИ ВОЛОЧЕНИИ
Постановка задачи (актуальность работы): в статье описаны особенности и потенциальные преимущества процесса волочения калиброванной TRIP стали, применение которой позволяет достигнуть широкого дополнительного комплекса эксплуатационных характеристик конечного изделия (прочность, износостойкость, адаптация к воздействиям окружающей среды). На примере критической необходимости учета микроструктурного строения TRIP сталей сформулированы актуальные проблемы традиционных методов проектирования технологических режимов волочения с использованием компьютерного конечно-элементного моделирования. Цель работы: совершенствование метода компьютерного моделирования процесса волочения калиброванной стали для повышения прогнозирования и исследования феноменологических особенностей структурообразования современных марок стали. Используемые методы: применялся усовершенствованный метод мультимасштабного компьютерного моделирования, позволяющий учесть микроструктурное строение обрабатываемой стали и динамические структурно-фазовые превращения (трип-эффект). Моделирование трип-эффекта осуществлялось посредством программной надстройки к используемому комплексу Abaqus. В качестве оцениваемых критериев напряженно-деформированного состояния были выбраны эквивалентные напряжения и деформации, а также осевые радиальные деформации на поверхности и в центральных слоях деформационной зоны. Новизна: к элементам новизны относится усовершенствованная методика моделирования осесимметричных процессов холодной пластической деформации, учитывающая микроструктуру обрабатываемого металла и ее изменения в условиях деформации, что сделало возможным расчет значений параметров напряженно-деформированного состояния на микроуровне стали и исследование трансформаций в сталях с метастабильной структурой. Результат: в статье приведено сравнение результатов моделирования с учетом влияния трип-эффекта и без него. Сравнение показало, что мартенсит, который появляется в микроструктуре стали, многократно повышает уровень эквивалентных напряжений во всем репрезентативном объеме, что принципиально важно при проектировании режимов волочения. Метод также позволил изучить деформационное взаимодействие элементов микроструктуры TRIP стали между собой, тем самым объяснив наличие более высоких (в 2-3 раза превышающих средние значения) радиальных деформаций в пластичных фазах вблизи большего скопления зерен более прочных фаз бейнита и мартенсита. Предложенный метод позволил повысить прогнозирующую способность предпроектного моделирования и изучить феноменологические особенности структурообразования современных марок сталей в ходе процесса волочения. Практическая значимость: получены исходные данные для проектирования маршрутов волочения стали с трип-эффектом, что позволит расширить номенклатуру материалов традиционного процесса волочения калиброванной стали путем использования современных, технологически гибких материалов.