Accounting for random character of recrystallisation and uncertainty of process parameters in the modelling of phase transformations in steels

ABSTRACT

The problem of multiphase microstructure heterogeneity was considered in this paper. The stochastic model of multi-step hot deformation was applied to calculate histograms of the dislocation density and the grain size at the beginning of phase transformations. These histograms were used as input data for simulation of phase transformations using conventional deterministic modelling. Heterogeneity of the phase composition was calculated for various constant cooling rates, as well as for the industrial laminar cooling process. In the latter case, uncertainty of the boundary conditions was additionally accounted for. The results showing an influence of the heterogeneity of the dislocation density and the grain size on the microstructure heterogeneity in the final product can be considered reliable, because they are based on the material models, which were identified and verified experimentally in earlier publications. The effect of the uncertainty of the boundary conditions is presented in a qualitative manner only, and may be the subject of future research.

Dans cet article, on a considéré le problème de l’hétérogénéité de la microstructure à plusieurs phases. On a appliqué le modèle stochastique de la déformation à chaud en plusieurs étapes pour calculer des histogrammes de la densité de dislocations et de la taille des grains au commencement des transformations de phase. On a utilisé ces histogrammes comme données d’entrée pour la simulation des transformations de phase en utilisant la modélisation déterministe conventionnelle. On a calculé l’hétérogénéité de la composition de la phase pour différentes vitesses de refroidissement constantes, ainsi que pour le procédé de refroidissement laminaire industriel. Dans ce dernier cas, on a également pris en compte l’incertitude des conditions aux limites. Les résultats montrant une influence de l’hétérogénéité de la densité de dislocations et de la taille des grains sur l’hétérogénéité de la microstructure dans le produit final peuvent être considérés comme fiables, parce qu’ils sont basés sur les modèles du matériau, qui ont été identifiés et vérifiés expérimentalement dans des publications antérieures. L’effet de l’incertitude des conditions aux limites est présenté seulement d’une manière qualitative et peut constituer le sujet de recherches futures.

KEYWORDS:

• Stochastic model
• dislocation density
• random recrystallization
• grain size
• phase transformations
• JMAK model
• laminar cooling
• heterogeneity of the microstructure

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors).

Additional information

Funding

Financial support of the National Science Foundation in Poland (NCN) [grant number 2021/43/B/ST8/01710].