마르텐사이트는 오스테나이트의 무확산 집단변태로 생기는 BCC 또는 BCT의 구조를 가진 상으로 강도와 성형성이 우수하여 고강도 합금을 만들기 위해 필수적으로 사용되는 조직이다. 그러나 현재까지 상변태 이론이 확립되지 못하고 있어 미세조직 제어는 경험에 의존하여 이루어 지고 있다. 철강의 미세조직은 조성에 따라 레스, lanticular, 판상의 미세조직을 가진 것으로 나타나며, habit plane과 모상의 방위관계와 같은 결정학적 특성도 다르게 나타난다. 방위관계와 관련되어 Bain, Kurdjumov-Sachs(K-S), Nishiyama- Wasserman(N-W), Pitsch mechanism의 상변태가 연구되었으며 이에 따른 eigenstrains으로 탄성성호작용에 차이가 생기게 된다. 본 연구는 다상 상장 모델(Multi phase-field)모델을 이용하여 다양한 마르텐사이트 상변태의 탄성 상호작용으로 인한 미세조직의 거동을 분석하였다. 초기조건의 상분율이 변하지 않는 volume-conserved phase-field model을 이용하여, 상변태 mechanism에 따른 BCC 평형모양을 핵의 초기모양으로 가정하였을 때 필요한 탄성에너지를 계산하였다. 등방성 ...
마르텐사이트는 오스테나이트의 무확산 집단변태로 생기는 BCC 또는 BCT의 구조를 가진 상으로 강도와 성형성이 우수하여 고강도 합금을 만들기 위해 필수적으로 사용되는 조직이다. 그러나 현재까지 상변태 이론이 확립되지 못하고 있어 미세조직 제어는 경험에 의존하여 이루어 지고 있다. 철강의 미세조직은 조성에 따라 레스, lanticular, 판상의 미세조직을 가진 것으로 나타나며, habit plane과 모상의 방위관계와 같은 결정학적 특성도 다르게 나타난다. 방위관계와 관련되어 Bain, Kurdjumov-Sachs(K-S), Nishiyama- Wasserman(N-W), Pitsch mechanism의 상변태가 연구되었으며 이에 따른 eigenstrains으로 탄성성호작용에 차이가 생기게 된다. 본 연구는 다상 상장 모델(Multi phase-field)모델을 이용하여 다양한 마르텐사이트 상변태의 탄성 상호작용으로 인한 미세조직의 거동을 분석하였다. 초기조건의 상분율이 변하지 않는 volume-conserved phase-field model을 이용하여, 상변태 mechanism에 따른 BCC 평형모양을 핵의 초기모양으로 가정하였을 때 필요한 탄성에너지를 계산하였다. 등방성 탄성계수 시스템에서는 동일한 평형모양이 방위만 다르게 나타나 상변태 mechansim과 상관없이 같은 탄성에너지를 가지기 때문에, 핵생성 에너지장벽은 동일하였다. 반면에 비등방성 탄성계수 시스템에서는 동일한 평형모양을 가지지만 방위에 따른 탄성에너지가 달라져 핵생성 에너지장벽은 Bain mechansim이 가장 낮고 K-S mechanism이 가장 높은 것으로 나타났다. 그러나 약 1% 정도의 작은 차이로 나타나 에너지적인 측면에서 Bain mechanism뿐만 아니라 K-S, N-W, Pitsch mechanism에 의한 핵생성도 충분히 고려할 만한 것으로 보인다. volume-conserved phase-field model을 이용한 서로 다른 두 개의 Bain group의 variant가 이루는 평형모양은 한쪽의 축이 얇은 판상의 형태로 나타나며, 두 variant가 이루는 간격의 층상구조를 이루었다. 층상구조의 계면은 BCC의 쌍정계면인 (112)면으로 이것은 쌍정으로 이루어진 lenticular 마르텐사이트의 midrib 또는 판상 마르텐사이트와 유사하다. 이러한 구조는 계면의 면적이 크게 증가하기 때문에 계면에너지의 측면에서는 불리한 구조이지만 탄성에너지를 크게 감소시키는 것으로 나타난다. FCC 기지에 K-S variant를 noise를 통한 핵생성으로 성장시켜서 나타난 미세조직은 레스 마르텐사이트와 유사한 형태로, sub-blcok에 해당하는 동일한 Bain group variant가 뭉쳐서 block을 형성하며 다른 Bain group으로 이루어진 block과 층상구조를 이루는 packet의 형태다. 이러한 구조가 나타나는 이유는 초기의 작은 sub-block은 계면에너지의 영향이 크기 때문에, 다른 Bain group와 층상구조를 이루는 것보다는 탄성에너지가 크게 축적되더라도 방위관계가 유사한 sub-block과 구상을 이루는 것을 선호한다. 반면에 조대한 block의 경우 단위부피에 따라 축적되는 탄성에너지의 영향이 커지면서 계면에너지보다는 탄성에너지를 낮추기 위해 방위관계 차이가 큰 다른 Bain group의 block과 층상구조를 이루는 packet을 이루는 것으로 보인다.
마르텐사이트는 오스테나이트의 무확산 집단변태로 생기는 BCC 또는 BCT의 구조를 가진 상으로 강도와 성형성이 우수하여 고강도 합금을 만들기 위해 필수적으로 사용되는 조직이다. 그러나 현재까지 상변태 이론이 확립되지 못하고 있어 미세조직 제어는 경험에 의존하여 이루어 지고 있다. 철강의 미세조직은 조성에 따라 레스, lanticular, 판상의 미세조직을 가진 것으로 나타나며, habit plane과 모상의 방위관계와 같은 결정학적 특성도 다르게 나타난다. 방위관계와 관련되어 Bain, Kurdjumov-Sachs(K-S), Nishiyama- Wasserman(N-W), Pitsch mechanism의 상변태가 연구되었으며 이에 따른 eigenstrains으로 탄성성호작용에 차이가 생기게 된다. 본 연구는 다상 상장 모델(Multi phase-field)모델을 이용하여 다양한 마르텐사이트 상변태의 탄성 상호작용으로 인한 미세조직의 거동을 분석하였다. 초기조건의 상분율이 변하지 않는 volume-conserved phase-field model을 이용하여, 상변태 mechanism에 따른 BCC 평형모양을 핵의 초기모양으로 가정하였을 때 필요한 탄성에너지를 계산하였다. 등방성 탄성계수 시스템에서는 동일한 평형모양이 방위만 다르게 나타나 상변태 mechansim과 상관없이 같은 탄성에너지를 가지기 때문에, 핵생성 에너지장벽은 동일하였다. 반면에 비등방성 탄성계수 시스템에서는 동일한 평형모양을 가지지만 방위에 따른 탄성에너지가 달라져 핵생성 에너지장벽은 Bain mechansim이 가장 낮고 K-S mechanism이 가장 높은 것으로 나타났다. 그러나 약 1% 정도의 작은 차이로 나타나 에너지적인 측면에서 Bain mechanism뿐만 아니라 K-S, N-W, Pitsch mechanism에 의한 핵생성도 충분히 고려할 만한 것으로 보인다. volume-conserved phase-field model을 이용한 서로 다른 두 개의 Bain group의 variant가 이루는 평형모양은 한쪽의 축이 얇은 판상의 형태로 나타나며, 두 variant가 이루는 간격의 층상구조를 이루었다. 층상구조의 계면은 BCC의 쌍정계면인 (112)면으로 이것은 쌍정으로 이루어진 lenticular 마르텐사이트의 midrib 또는 판상 마르텐사이트와 유사하다. 이러한 구조는 계면의 면적이 크게 증가하기 때문에 계면에너지의 측면에서는 불리한 구조이지만 탄성에너지를 크게 감소시키는 것으로 나타난다. FCC 기지에 K-S variant를 noise를 통한 핵생성으로 성장시켜서 나타난 미세조직은 레스 마르텐사이트와 유사한 형태로, sub-blcok에 해당하는 동일한 Bain group variant가 뭉쳐서 block을 형성하며 다른 Bain group으로 이루어진 block과 층상구조를 이루는 packet의 형태다. 이러한 구조가 나타나는 이유는 초기의 작은 sub-block은 계면에너지의 영향이 크기 때문에, 다른 Bain group와 층상구조를 이루는 것보다는 탄성에너지가 크게 축적되더라도 방위관계가 유사한 sub-block과 구상을 이루는 것을 선호한다. 반면에 조대한 block의 경우 단위부피에 따라 축적되는 탄성에너지의 영향이 커지면서 계면에너지보다는 탄성에너지를 낮추기 위해 방위관계 차이가 큰 다른 Bain group의 block과 층상구조를 이루는 packet을 이루는 것으로 보인다.
Behavior of Martensitic phase transformation was analyzed by multi phase field model Bain, Kurdjumov-Sachs(K-S), Nishiyama –Wasserman(N-W), Pitsch transformation mechanism. It was assumed that equilibrium shape of martensite is initial form of nuclei as volume-conserved phase-field model is applied....
Behavior of Martensitic phase transformation was analyzed by multi phase field model Bain, Kurdjumov-Sachs(K-S), Nishiyama –Wasserman(N-W), Pitsch transformation mechanism. It was assumed that equilibrium shape of martensite is initial form of nuclei as volume-conserved phase-field model is applied. Elastic energy required was calculated at that time. In the case of isotropic modulus of elasticity, critical nucleation energy barriers of based on classical nucleation theory were equal regardless of which transformation mechanism they are It was pointed out that the transformation mechanisms have the same deformation along those eigenvectors, and have different orientation rotation form FCC matrix phase. On the other hand, in the case of anisotropic elasticity, energy was different in transformations mechanisms. Although BCC equilibrium shape looks the same as those of isotropic elasticity, it was shown that Bain mechanism had the highest critical nucleation energy barrier and K-S mechanism had the lowest. However, the critical energy barrier difference was within 1% range of them, which was relatively small. Thus, a nucleation by any mechanism would be possible in terms of energetics. Equilibrium shape of a mixture BCC which particle consists of two different variants involved in different Bain group were calculated. Typically, hierarchical structrer that is a kind of plate shape including fine alternative layered structure compossed of the two different variants. Orientation of the boundaries plane of the fine layers in the plate was normal to (112) planes of BCC structure. This structure is similar to that of midrib of plate martensite. Origen of the microstructure from the calculation was pointed out that elastic free energy decrease by combination of two deformation strain. The elastic free energy dropped more as much as accommodate increase of interfacial free energy due to increase of interface area which was able to form the layered structure. Random nucleation and growth simulation with K-S transformation mechanism was performed and typical hierarchical microstructure of lath matensites observed by experiment was obtained. The ‘packet’ contatined alternatively arranged ‘blocks’. The layered structure of the packet consisted of the blocks that involved in different Bain groups. A block contained spherical shape sub-blocks that involved in the same Bain groups.
Behavior of Martensitic phase transformation was analyzed by multi phase field model Bain, Kurdjumov-Sachs(K-S), Nishiyama –Wasserman(N-W), Pitsch transformation mechanism. It was assumed that equilibrium shape of martensite is initial form of nuclei as volume-conserved phase-field model is applied. Elastic energy required was calculated at that time. In the case of isotropic modulus of elasticity, critical nucleation energy barriers of based on classical nucleation theory were equal regardless of which transformation mechanism they are It was pointed out that the transformation mechanisms have the same deformation along those eigenvectors, and have different orientation rotation form FCC matrix phase. On the other hand, in the case of anisotropic elasticity, energy was different in transformations mechanisms. Although BCC equilibrium shape looks the same as those of isotropic elasticity, it was shown that Bain mechanism had the highest critical nucleation energy barrier and K-S mechanism had the lowest. However, the critical energy barrier difference was within 1% range of them, which was relatively small. Thus, a nucleation by any mechanism would be possible in terms of energetics. Equilibrium shape of a mixture BCC which particle consists of two different variants involved in different Bain group were calculated. Typically, hierarchical structrer that is a kind of plate shape including fine alternative layered structure compossed of the two different variants. Orientation of the boundaries plane of the fine layers in the plate was normal to (112) planes of BCC structure. This structure is similar to that of midrib of plate martensite. Origen of the microstructure from the calculation was pointed out that elastic free energy decrease by combination of two deformation strain. The elastic free energy dropped more as much as accommodate increase of interfacial free energy due to increase of interface area which was able to form the layered structure. Random nucleation and growth simulation with K-S transformation mechanism was performed and typical hierarchical microstructure of lath matensites observed by experiment was obtained. The ‘packet’ contatined alternatively arranged ‘blocks’. The layered structure of the packet consisted of the blocks that involved in different Bain groups. A block contained spherical shape sub-blocks that involved in the same Bain groups.
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