English
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 efficiŽnte 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