Rekristallisationsmodell




Simulation von Rekristallisationsvorgängen zur Berechnung von Korngrößen





Steigende Forderungen nach Nachhaltigkeit und Energieeffizienz machen kontinuierliche Werkstoffoptimierung notwendig. So findet auch die Simulation immer mehr Anwendungsfelder im Bereich der Umformtechnik und der Wärmebehandlung. Simulationsprojekte können mit Hilfe einer fundierten Gefügesimulation oder auch Mikrostruktursimulation erheblich hin zu einer realitätsnahen Darstellung optimiert werden.


Die Rekristallisationsmodelle der MatILDa®

Die in MatILDa® integrierten semi-empirischen Rekristallisationsmodelle (auch Korngrößenmodelle) ermöglichen die Berechnung der Mikrostrukturveränderung infolge der Rekristallisationsvorgänge während der Warmumformung: unter anderem können die mittlere Korngröße einschließlich des Verfestigungs- und Entfestigungsverhaltens sowie Kornwachstum berechnet werden.
Rekristallisationsmodell
Korngrößenmodell
Mikrostrukturmodell
Während der Umformung rekristallisieren metallische Werkstoffe dynamisch, sobald der kritische Umformgrad für den Start der dynamischen Rekristallisation überschritten wurde. Zwischen zwei Umformschritten kann der Werkstoff statisch rekristallisieren, insofern keine dynamische Rekristallisation stattgefunden hat. Die wichtigsten Vorgänge einer solchen Berechnung sind dementsprechend die dynamische und statische Rekristallisation. Dabei ermittelt MatILDa® die damit verbundenen rekristallisierten Anteile sowie die Korngrößen der neu gebildeten Körner. Die mittlere Korngröße ergibt sich dann aus den Korngrößen der rekristallisierten und nicht rekristallisierten Anteile. Umforminduzierte Rekristallisationsprozesse werden durch einsetzende Phasenumwandlungen beendet. Nach Abschluss des Rekristallisationsprozesses starten oberhalb der Rekristallisationstemperatur (ca. 0,75 * Schmelztemperatur) des Werkstoffes Kornwachstumsprozesse. Auch diese werden bei der Korngrößenberechnung berücksichtigt.


Gültigkeitsbereiche der Rekristallisationsmodelle


Auch beim Rekristallisationsmodell sind die Gültigkeitsbereiche für deren Anwendung in einem Simulationsprojekt entscheidend. Dieser Aspekt wird in der MatILDa® berücksichtigt und entsprechend im jeweiligen Modell angezeigt. Die semiempirischen Ansätze beruhen auf Sellars und Whiteman.


Fortschritt fängt auf dem Mikrolevel an

Die Gleichungen des semi-empirischen Modells können dem Rekristallisationsmodell in der MatILDa® entnommen werden. Die Koeffizienten lassen sich vom Anwender individuell anpassen. Wir unterstützen Sie überdies auch gern bei der Aufnahme und Parametrisierung eines neuen Rekristallisationsmodells.

Das Rekristallisationsmodell ist für eine Vielzahl an Stahllegierungen und Ni-Basis-Legierungen verfügbar.
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ZTU Datenbank

Berechnung der Gefügeumwandlung in Stählen mit Hilfe von ZTU-, UZTU-, Schweiß-ZTU-Diagrammen oder neuronalen Netzen

MatILDa

Die Materialdatenbank zur realitätsnahen Werkstoffsimulation