Phase-field simulation of lath martensite in low-carbon steel

  • Theoretical understanding of martensitic transformation is essential for improving the toughness of martensitic steel. Phase-field method has exhibited capabilities to simulate the microstructure evolution of martensitic transformation. In this work, a three-dimensional phase-field study of martensitic transformation in low-carbon steel is presented based on the multi phase-field model in the large-strain framework. The full Bain strains are employed, and the martensite with Kurdjumov-Sachs relationship are simulated. By incorporating the material parameters from experiments, the autocatalytic nucleation process and the 3D block microstructure of lath martensite are reproduced. This work provides a comprehensive study of martensitic transformation and a realistic microstructure of lath martensite. The influence of carbon concentration on lath martensite microstructure is also discussed.
  • Das theoretische Verständnis der martensitischen Umwandlung ist wesentlich für die Verbesserung der Zähigkeit von martensitischem Stahl. Die Phasenfeldmethode hat die Fähigkeiten zur Simulation der Mikrostrukturentwicklung der martensitischen Umwandlung gezeigt. In dieser Arbeit wird eine dreidimensionale Phasenfeldstudie zur martensitischen Umwandlung in kohlenstoffarmem Stahl auf der Basis des Multi-Phasenfeldmodells im Rahmen der Theorie Finite-Deformationen präsentiert. Die vollständigen "Bain-strain" werden eingesetzt, und die Martensit mit Kurdjumov-Sachs-Beziehung werden simuliert. Durch Einbau der Materialparameter aus Experimenten werden der autokatalytische Keimbildungsprozess und die 3D Block Mikrostruktur von Lanzettmartensit reproduziert. Diese Arbeit liefert ein umfassendes Studium der martensitischen Umwandlung und einer realistischen Mikrostruktur von Lanzettmartensit. Der Einfluss der Kohlenstoffkonzentration auf die Lanzettmartensit Mikrostruktur wird auch diskutiert.

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Metadaten
Author:Guanxing DuGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-51408
Referee:Ingo SteinbachORCiDGND, Victoria Anne YardleyGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2017/02/03
Date of first Publication:2017/02/03
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Maschinenbau
Date of final exam:2016/11/29
Creating Corporation:Fakultät für Maschinenbau
GND-Keyword:Martensitumwandlung; Phasenfeldmodell; Mikrostruktur; Finite strain theory; Kohlenstoff
Institutes/Facilities:Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS)
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau
faculties:Fakultät für Maschinenbau
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht