A macroscopic model to simulate the mechanically induced martensitic transformation in metastable austenitic stainless steels

Perdahcıoğlu, Emin Semih; Geijselaers, H.J.M.

doi:10.1016/j.actamat.2012.04.042

Cited by 41 publications

(41 citation statements)

References 38 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Mathematical models for strain-induced transformation in austenitic stainless steels have also been already developed. [17][18][19] BCC as well as HCP martensite undergoes a reverse transformation during the heating process. Previous dilatometric studies revealed e fi c reverse transformation between RT and 473 K (200°C) and a¢ fi c reverse transformation in the range of 773 K to 1073 K (500°C to 800°C).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Investigation of Strain-Induced Martensite Reverse Transformation in AISI 304 Austenitic Stainless Steel

Cios

Tokarski

Żywczak

et al. 2017

Metall Mater Trans A

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents a comprehensive study on the strain-induced martensitic transformation and reversion transformation of the strain-induced martensite in AISI 304 stainless steel using a number of complementary techniques such as dilatometry, calorimetry, magnetometry, and in-situ X-ray diffraction, coupled with high-resolution microstructural transmission Kikuchi diffraction analysis. Tensile deformation was applied at temperatures between room temperature and 213 K (À60°C) in order to obtain a different volume fraction of strain-induced martensite (up to~70 pct). The volume fraction of the strain-induced martensite, measured by the magnetometric method, was correlated with the total elongation, hardness, and linear thermal expansion coefficient. The thermal expansion coefficient, as well as the hardness of the strain-induced martensitic phase was evaluated. The in-situ thermal treatment experiments showed unusual changes in the kinetics of the reverse transformation (a¢ fi c). The X-ray diffraction analysis revealed that the reverse transformation may be stress assisted-strains inherited from the martensitic transformation may increase its kinetics at the lower annealing temperature range. More importantly, the transmission Kikuchi diffraction measurements showed that the reverse transformation of the strain-induced martensite proceeds through a displacive, diffusionless mechanism, maintaining the Kurdjumov-Sachs crystallographic relationship between the martensite and the reverted austenite. This finding is in contradiction to the results reported by other researchers for a similar alloy composition.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Investigation of Strain-Induced Martensite Reverse Transformation in AISI 304 Austenitic Stainless Steel

Cios

Tokarski

Żywczak

et al. 2017

Metall Mater Trans A

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The RVE is subjected to the minimal kinematical constraint (uniform boundary traction). The model is able to capture the experimental results of Perdahcioglu & Geijselaers [96] with rea- sonable accuracy. We remark that further refinements of the model, such as the use of a full three-dimensional RVE and incorporation of martensite plasticity are likely to improve the predictive capability of the model.…”

Section: Rve-based Simulationsmentioning

confidence: 91%

“…It is widely accepted [14,96,116] that external mechanical work is required for the martensitic transformation to occur at temperatures above the temperature M s at which martensite forms spontaneously. This idea appears to have been formally explored firstly in the seminal paper by Patel and Cohen [95] and is illustrated in Fig.…”

Section: Thermodynamical Considerations: Plasticity-like Modelmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Variational Foundations and Generalized Unified Theory of RVE-Based Multiscale Models

Blanco

Sánchez

Neto

et al. 2014

Arch Computat Methods Eng

135

113

View full text Add to dashboard Cite

A unified variational theory is proposed for a general class of multiscale models based on the concept of Representative Volume Element. The entire theory lies on three fundamental principles: (1) kinematical admissibility, whereby the macro-and micro-scale kinematics are defined and linked in a physically meaningful way; (2) duality, through which the natures of the force-and stress-like quantities are uniquely identified as the duals (power-conjugates) of the adopted kinematical variables; and (3) the Principle of Multiscale Virtual Power, a generalization of the wellknown Hill-Mandel Principle of Macrohomogeneity, from which equilibrium equations and homogenization relations for the force-and stress-like quantities are unequivocally obtained by straightforward variational arguments. The proposed theory provides a clear, logically-structured framework within which existing formulations can be rationally justified and new, more general multiscale models can be rigorously derived in well-defined steps. Its generality allows the treatment of problems involving phenomena as diverse as dynamics, higher order strain effects, material failure with kinematical discontinuities, fluid mechanics and coupled multi-physics. This is illustrated in a number of examples where a range of models is systematically derived by following the same steps. Due to the variational basis of the theory, the format in which derived models are presented is naturally well suited for discretization by finite element-based or related methods of numerical approximation. Numerical examples illustrate the use of resulting models, including a non-conventional failure-oriented model with discontinuous kinematics, in practical computations.

show abstract

“…If the fraction of martensite is increased enough the martensite, which is much harder than the parent austenite, is loaded more and a strong hardening is observed, see above a strain level of 0.13 in Figure 3.5(a). Perdahcioglu showed that this behavior can be accurately described using the stress-induced transformation theory in combination with a homogenization scheme [37,38,39].…”

Section: Materials Behaviormentioning

confidence: 99%

The influence of texture on phase transformation in metastable austenitic stainless steel

Hilkhuijsen¹

View full text Add to dashboard Cite

SamenvattingMetastabiel austenitisch roestvast staal wordt in veel producten gebruikt, van scheerapparaten en gootstenen tot toepassingen in de levensmiddelenindustrie. Deze grote verscheidenheid in de toepasbaarheid van austenitisch roestvast staal is mogelijk door de vele positieve eigenschappen die het staal bezit. Het is niet alleen mooi om te zien, maar het is ook roestvast, slijtvast, makkelijk schoon te maken en biedt een moeilijke hechtingsondergrond voor bacteriën.Naast de voordelen van het gebruik van roestvast staal in producten, biedt het ook voordelen tijdens het produceren van deze producten: dit type materiaal is niet alleen gemakkelijk te vervormen, maar heeft ook een hoge sterkte, hetgeen over het algemeen tegengestelde eigenschappen zijn. Het staal bezit beide eigenschappen doordat er een fase-transformatie kan plaatsvinden tijdens het vervormen van het staal. De austeniet fase, die goed vervormbaar is, kan transformeren naar de martensiet fase, die een stuk harder is maar minder goed vervormbaar is dan het austeniet. De transformatie gaat gepaard met een transformatie rek, hetgeen bijdraagt aan de goede vervormbaarheid van dit type staal.Hoewel het materiaal veel voordelen heeft, heeft het ook nadelen, zoals het complexe materiaalgedrag en het modelleren hiervan. Vaak worden er modellen van een productieproces gebruikt om deze te ontwerpen of aan te passen zodat er het proces kan worden geoptimaliseerd naar, onder andere, gewenste mechanische eigenschappen, dimensies en kosten. De nauwkeurigheid van deze modellen hangt onder andere af van hoe goed het materiaalmodel het gedrag van het te vervormen staal beschrijft. In het geval van austenitische stalen is het maken van nauwkeurig materiaal model niet eenvoudig. Hoewel er wel enkele modellen zijn die bruikbaar zijn in simulaties en die in staat zijn om proportionele experimenten goed te beschrijven, zijn deze niet in staat om het materiaal gedrag tijdens een deformatieproces op elke plek in het materiaal nauwkeurig te beschrijven. v vi Enkele voorbeelden van invloeden op het transformatiegedrag die niet in de huidige modellen zijn meegenomen, zijn bijvoorbeeld het effect van voorkeursoriëntaties van de austeniet kristallen -textuur-op de transformatie wanneer er in verschillende richtingen wordt getrokken of wanneer er achter elkaar verschillende rekpaden worden opgelegd aan een materiaal -een niet-monotoon rekpad-. Dit soort invloeden zal niet snel uit standaardexperimenten volgen waarop de meestemateriaal modellen zijn gebaseerd, maar heeft zeker een invloed tijdens het deformatieproces. In dit onderzoek zijn deze invloeden onderzocht en de resultaten verkregen uit dit onderzoek kunnen worden gebruikt bij het ontwikkelen van nieuwe, nauwkeurigere materiaalmodellen.Het materiaalgedrag van twee verschillende austenitische stalen, een met een sterke textuur en een zonder, is onderzocht tijdens het deformeren in verschillende richtingen. Beide stalen transformeerden tijdens en na het deformeren, maar terwijl het getextureerde staal een afhankelij...

show abstract

A macroscopic model to simulate the mechanically induced martensitic transformation in metastable austenitic stainless steels

Cited by 41 publications

References 38 publications

The Investigation of Strain-Induced Martensite Reverse Transformation in AISI 304 Austenitic Stainless Steel

The Investigation of Strain-Induced Martensite Reverse Transformation in AISI 304 Austenitic Stainless Steel

Variational Foundations and Generalized Unified Theory of RVE-Based Multiscale Models

The influence of texture on phase transformation in metastable austenitic stainless steel

Contact Info

Product

Resources

About