Prediction of mechanical properties and microstructure distribution of quenched and tempered steel shaft

Smoljan, Božo

doi:10.1016/j.jmatprotec.2005.04.068

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“…En vista de esto, la figura 4 presenta los resultados experimentales de la probeta AISI 304(2), la cual fue ensayada con una cubierta metálica para minimizar las pérdidas de calor lateral, y se comparan con la respuesta térmica simulada sin considerar estas pérdidas. Se observa que (2). In the lateral heat loss were not considered.…”

Section: Resultados Y Análisisunclassified

“…Cuantitativamente, la información que proporciona es el perfil de durezas desarrollado a lo largo de la probeta, el cual es función de la rapidez de enfriamiento que se experimenta durante la prueba. Esta información ha sido utilizada para predecir las propiedades mecánicas de componentes metálicos [2] y simular la evolución microestructural en procesos de temple [3] . Adicionalmente se han desarrollado modelos difusivos del tipo Avrami los cuales se han utilizado para la predicción de diagramas CCT [4] y diagramas TTT [5] , además de simular el temple de componentes metálicos [6] .…”

unclassified

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Modelo matemático de la transferencia de calor para predecir el perfil de durezas en probetas Jominy

et al. 2013

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El ensayo Jominy es una prueba estándar de laboratorio que ha sido ampliamente utilizada para determinar la templabilidad de los aceros. La prueba consiste en austenizar una probeta cilíndrica de dimensiones estándar del acero bajo estudio y enfriar con un chorro de agua una de las caras planas durante un tiempo predeterminado [1] . Cuantitativamente, la información que proporciona es el perfil de durezas desarrollado a lo largo de la probeta, el cual es función de la rapidez de enfriamiento que se experimenta durante la prueba. Esta información ha sido utilizada para predecir las propiedades mecánicas de componentes metálicos [2] y simular la evolución microestructural en procesos de temple [3] . Adicionalmente se han desarrollado modelos difusivos del tipo Avrami los cuales se han utilizado para la predicción de diagramas CCT [4] y diagramas TTT [5] , además de simular el temple de componentes metálicos [6] .El principal problema en la modelación matemática radica en que se desconoce el comportamiento de la transferencia de calor en las fronteras de la probeta, y principalmente en la superficie que está en contacto con el chorro de agua ya que es por esta frontera donde se extrae la mayor cantidad de calor. Para solucionar esto, se ha recurrido a la solución del problema inverso de conducción de calor (IHCP por sus siglas en inglés), el cual consiste en estimar la condición a la frontera mediante el conocimiento de la historia térmica en uno o varios puntos cercanos a dicha frontera. Para solucionar Modelo matemático de la transferencia de calor para predecir el perfil de durezas en probetas Jominy (•)E. López*, J.B. Hernández*, G. Solorio**, H.J. Vergara***, O. Vázquez* y P. Garnica*** ResumenEn el presente trabajo se estimó el coeficiente de transferencia de calor en la superficie que se encuentra en contacto con el chorro de agua en la probeta Jominy mediante la solución del problema inverso de conducción de calor. Con el objetivo de predecir los perfiles térmicos y las fracciones de fase transformadas se formuló un modelo matemático con el método de diferencias finitas y se codificó en el software comercial Microsoft Visual Basic v. 6. Los perfiles térmicos y las fracciones de fase calculadas se utilizaron para predecir el perfil de durezas en una probeta Jominy de acero AISI 4140 mediante el uso de correlaciones empíricas. Palabras claveEnsayo Jominy; Simulación numérica; Problema inverso de conducción de calor; AISI 4140; Método de diferencias finitas. Mathematical model of heat transfer to predict distribution of hardness through the Jominy bar AbstractThe heat transfer coefficient was estimated at the bottom surface at Jominy bar end quench specimen by solution of the heat inverse conduction problem. A mathematical model based on the finite-difference method was developed to predict thermal paths and volume fraction of transformed phases. The mathematical model was codified in the commercial package Microsoft Visual Basic v. 6. The calculated thermal path and final phase distribution were used to eval...

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Section: Resultados Y Análisisunclassified

unclassified

Modelo matemático de la transferencia de calor para predecir el perfil de durezas en probetas Jominy

et al. 2013

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“…Steel quenching is defined as "cooling of steel workpieces at a rate faster than still air" [2]. The cooling rate is so fast that austenite is mainly transformed into martensite and bainite [3]. Mei and Morris' study [4] showed that due to the influence of martensite, the fatigue crack growth rate of austenitic stainless steels 304 L was 10 times slower than that of 304 LN in the given condition.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Statistical Analysis and Fatigue Life Estimations for Quenched and Tempered Steel at Different Tempering Temperatures

Duan³

et al. 2017

Metals

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Abstract:In this paper, the statistical properties and fatigue life estimations of 0.44% carbon steel at different tempering temperatures are presented. The specimens were austenized at 900 • C for 10 min, quenched in water, tempered at different temperatures, and then machined to the design geometry and average surface roughness of R a = 0.4 µm. The effect of tempering temperature on the fatigue life of 0.44% carbon steel was investigated using 75 fatigue tests, divided into three groups at temperatures 500 • C, 600 • C, and 700 • C. S-N and P-S-N curves were established. Two methods of estimating the mean fatigue life are presented. One is based on dislocation dipole accumulation and Paris' law; another is based on the kriging model. Six more fatigue tests were carried out to validate the presented methods. Test results showed that the first method is superior to the second in terms of estimating accuracy from the validation datum. However, the second method could estimate the mean fatigue life of quenched and tempered 0.44% carbon steel with an average surface roughness of R a = 0.4 µm when the tempering temperature was set to a value other than 500 • C, 600 • C, or 700 • C, with no additional fatigue test needed.

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“…The Maynier model was developed upon the basis of the data acquired from approximately 300 CCT diagrams. In the literature, there are as well examples of the calculations of the hardness of a continuously-cooled steel upon the basis of the Jominy hardenability curve [15] and [16] that are presented.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Empirical Formulas for the Calculations of the Hardness of Steels Cooled From the Austenitizing Temperature

Trzaska¹

2016

Archives of Metallurgy and Materials

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In this paper, the equations applied for the purpose of the calculations of the hardness of continuously cooled structural steels upon the basis of the temperature of austenitizing. The independent variables of the hardness model were: the mass concentrations of elements, the austenitizing temperature and the cooling rate. The equations were developed with the application of the following methods: multiple regression and logistic regression. In this paper, attention was paid to preparing data for the purpose of calculations, to the methodology of the calculations, and also to the assessment of the quality of developed formulas. The collection of empirical data was prepared upon the basis of more than 500 CCT diagrams.

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Prediction of mechanical properties and microstructure distribution of quenched and tempered steel shaft

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Modelo matemático de la transferencia de calor para predecir el perfil de durezas en probetas Jominy

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Empirical Formulas for the Calculations of the Hardness of Steels Cooled From the Austenitizing Temperature

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