Nghiên cứu về sự không đồng nhất của biến dạng giữa các hạt trong thép ferritic và thép ferritic-martensitic

Experimental Mechanics - Tập 53 - Trang 427-439 - 2012
J. Marteau1,2, H. Haddadi1, S. Bouvier1,2
1LSPM-CNRS, UPR3407, Villetaneuse, France
2Laboratoire Roberval, Université de Technologie de Compiègne, Centre de Recherches de Royallieu, Compiègne Cedex, France

Tóm tắt

Nghiên cứu này sử dụng kỹ thuật vi lithography, tương quan hình ảnh số và kiểm tra kéo để điều tra nguyên nhân gây ra sự phân bố biến dạng không đồng nhất ở quy mô hạt. Hình ảnh từ Kính hiển vi điện tử quét (SEM) được thu thập để kiểm tra mối quan hệ giữa các đặc điểm cấu trúc vi mô và sự không đồng nhất của biến dạng. Nghiên cứu được tiến hành trên thép ferritic đơn pha và hai loại thép đa pha với thành phần ferrite và hàm lượng hạt cứng martensite khác nhau. Tương quan hình ảnh hữu ích được thu được trong các hạt có đường kính từ 2–3 μm cho martensite và từ 10 đến 20 μm cho ferrite. Để tránh việc giảm hiệu suất tương quan hình ảnh, một số khía cạnh kỹ thuật như bước vi lưới và độ rộng thanh đã được thảo luận chi tiết cho các biến dạng trung gian (>10 %). Các mức độ biến dạng trong hạt dọc theo chiều dài quan sát được bên trong các hạt ferrite không có mối tương quan với phương hướng, hình dạng, kích thước hoặc sự hiện diện (và hàm lượng) của pha cứng trong vật liệu.

Từ khóa

#biến dạng không đồng nhất #hạt ferrite #thép ferritic #thép ferritic-martensitic #tương quan hình ảnh số #vi lithography

Tài liệu tham khảo

Letouzé N, Brenner R, Castelnau O, Béchade JL, Mathon MH (2002) Residual strain distribution in Zircaloy-4 measured by neutron diffraction and estimated by homogenization techniques. Scripta Mater 47(9):595–599. doi:10.1016/s1359-6462(02)00199-9 Martins RV, Margulies L, Schmidt S, Poulsen HF, Leffers T (2004) Simultaneous measurement of the strain tensor of 10 individual grains embedded in an Al tensile sample. Mater Sci Eng A 387–389:84–88. doi:10.1016/j.msea.2004.02.069 Neil CJ, Wollmershauser JA, Clausen B, Tomé CN, Agnew SR (2010) Modeling lattice strain evolution at finite strains and experimental verification for copper and stainless steel using in situ neutron diffraction. Int J Plast 26(12):1772–1791. doi:10.1016/j.ijplas.2010.03.005 Clausen B, Lorentzen T, Bourke MAM, Daymond MR (1999) Lattice strain evolution during uniaxial tensile loading of stainless steel. Mater Sci Eng A 259(1):17–24. doi:10.1016/s0921-5093(98)00878-8 Daymond MR, Tomé CN, Bourke MAM (2000) Measured and predicted intergranular strains in textured austenitic steel. Acta Mater 48(2):553–564. doi:10.1016/s1359-6454(99)00354-7 Jia N, Lin Peng R, Wang YD, Johansson S, Liaw PK (2008) Micromechanical behavior and texture evolution of duplex stainless steel studied by neutron diffraction and self-consistent modeling. Acta Mater 56(4):782–793. doi:10.1016/j.actamat.2007.10.040 Nicoletto G (2002) On the visualization of heterogeneous plastic strains by Moiré interferometry. Opt Lasers Eng 37(4):433–442. doi:10.1016/s0143-8166(01)00106-3 Lagattu F, Bridier F, Villechaise P, Brillaud J (2006) In-plane strain measurements on a microscopic scale by coupling digital image correlation and an in situ SEM technique. Mater Charact 56(1):10–18. doi:10.1016/j.matchar.2005.08.004 Claire D, Hild F, Roux S (2004) A finite element formulation to identify damage fields: the equilibrium gap method. Int J Numer Methods Eng 61(2):189–208. doi:10.1002/nme.1057 Attwood DG, Hazzledine PM (1976) A fiducial microgrid for high-resolution metallography. Metallography 9(6):483–501 Soppa E, Doumalin P, Binkele P, Wiesendanger T, Bornert M, Schmauder S (2001) Experimental and numerical characterisation of in-plane deformation in two-phase materials. Comput Mater Sci 21(3):261–275. doi:10.1016/s0927-0256(01)00170-7 Doumalin P, Bornert M, Crépin J (2003) Caractérisation de la répartition de la déformation dans les matériaux hétérogènes. Mec Ind 4(6):607–617. doi:10.1016/j.mecind.2003.09.002 Hoc T, Crépin J, Gélébart L, Zaoui A (2003) A procedure for identifying the plastic behavior of single crystals from the local response of polycrystals. Acta Mater 51(18):5477–5488. doi:10.1016/s1359-6454(03)00413-0 Hernandez-Castillo L, Rupin N, Boldetti C, Pinna C, Bornert M (2006) Evaluation of local strain fields in hot worked stainless steel. In: Photomechanics, Clermont-Ferrand, France Heripre E, Dexet M, Crepin J, Gelebart L, Roos A, Bornert M, Caldemaison D (2007) Coupling between experimental measurements and polycrystal finite element calculations for micromechanical study of metallic materials. Int J Plast 23(9):1512–1539. doi:10.1016/j.ijplas.2007.01.009 Bugat S, Besson J, Gourgues AF, N’Guyen F, Pineau A (2001) Microstructure and damage initiation in duplex stainless steels. Mater Sci Eng A-Struct Mater Prop Microstruct Process 317(1–2):32–36. doi:10.1016/s0921-5093(01)01196-0 Kang J, Jain M, Wilkinson DS, Embury JD (2005) Microscopic strain mapping using scanning electron microscopy topography image correlation at large strain. J Strain Anal Eng Des 40(6):559–570 Fazzini M, Mistou S, Dalverny O, Robert L (2010) Study of image characteristics on digital image correlation error assessment. Opt Lasers Eng 48(3):335–339. doi:10.1016/j.optlaseng.2009.10.012 Dexet M, J. C, Sauzay M (2004) Identification de loi de comportement cristallines à partir du couplage EBSD/Microextensométrie/Eléments Finis. Application au zirconium grade 702. In: MECAMAT, Aussois, France, 2004 Kang J, Ososkov Y, Embury JD, Wilkinson DS (2007) Digital image correlation studies for microscopic strain distribution and damage in dual phase steels. Scripta Mater 56(11):999–1002. doi:10.1016/j.scriptamat.2007.01.031 Al-Abbasi FM, Nemes JA (2003) Micromechanical modeling of dual phase steels. Int J Mech Sci 45(9):1449–1465. doi:10.1016/j.ijmecsci.2003.10.007 Delincé M, Bréchet Y, Embury JD, Geers MGD, Jacques PJ, Pardoen T (2007) Structure–property optimization of ultrafine-grained dual-phase steels using a microstructure-based strain hardening model. Acta Mater 55(7):2337–2350. doi:10.1016/j.actamat.2006.11.029 St-Pierre L, Héripré E, Dexet M, Crépin J, Bertolino G, Bilger N (2008) 3D simulations of microstructure and comparison with experimental microstructure coming from O.I.M analysis. Int J Plast 24(9):1516–1532. doi:10.1016/j.ijplas.2007.10.004 Nesterova EV, Bacroix B, Teodosiu C (2001) Experimental observation of microstructure evolution under strain-path changes in low-carbon IF steel. Mater Sci Eng A-Struct Mater Prop Microstruct Process 309:495–499. doi:10.1016/s0921-5093(00)01639-7 Bouvier S, Gardey B, Chauveau T, Bacroix B (2005) The effect of strain path change on texture evolution at finite strain of multiphase steel: numerical and experimental investigations. Mater Sci Forum 495–497:1097–1102 Gardey B, Bouvier S, Richard V, Bacroix BB (2005) Texture and dislocation structures observation in a dual-phase steel under strain-path changes at large deformation. Mater Sci Eng A-Struct Mater Prop Microstruct Process 400:136–141. doi:10.1016/j.msea.2005.01.066 Gardey B (2005) Caractérisation multiéchelle du comportement plastique en grandes déformations à froid d’aciers à très haute limite d’élasticité dual pahse et TRIP. Université Paris XIII, Villetaneuse Gardey B, Bouvier S, Bacroix B (2005) Correlation between the macroscopic behavior and the microstructural evolutions during large plastic deformation of a dual-phase steel. Metall Mater Trans A Phys Metall Mater Sci 36A(11):2937–2945. doi:10.1007/s11661-005-0067-6 Chiron R, Fryet J, Viaris de Lesegno P (1995) In-situ tensile machine. France Patent, Chiron R, Fryet J, Viaris de Lesegno P (1996) Device for SEM and EBSP in-situ tensile tests up to 800 ◦C. Proceedings of Local Strain and Temperature Measurements in non-uniform fields at Elevated Temperature, Woodhead Publishing Limited edn., Cambridge, UK Li X, Bhushan B (2002) A review of nanoindentation continuous stiffness measurement technique and its applications. Mater Charact 48(1):11–36. doi:10.1016/s1044-5803(02)00192-4 Allais L, Bornert M, Bretheau T, Caldemaison D (1994) Experimental characterization of the local strain field in a heterogeneous elastoplastic material. Acta Metall Mater 42(11):3865–3880. doi:10.1016/0956-7151(94)90452-9 Haddadi H, Belhabib S (2008) Use of rigid-body motion for the investigation and estimation of the measurement errors related to digital image correlation technique. Opt Lasers Eng 46(2):185–196. doi:10.1016/j.optlaseng.2007.05.008 Gom (2008) Aramis ® v6.1: User manual Dournaux JL, Bouvier S, Aouafi A, Vacher P (2009) Full-field measurement technique and its application to the analysis of materials behaviour under plane strain mode. Mater Sci Eng A 500(1–2):47–62. doi:10.1016/j.msea.2008.09.052 Tasan CC, Hoefnagels JPM, Geers MGD (2010) Microstructural banding effects clarified through micrographic digital image correlation. Scripta Mater 62(11):835–838. doi:10.1016/j.scriptamat.2010.02.014 Shen HP, Lei TC, Liu JZ (1986) Microscopic deformation behaviour of martensitic ferritic dual-phase steels. Mater Sci Technol 2(1):28–33 Rashid MS, Cprek ER (1978) Relationship between microstructure and formability in two high-strength low-alloy steels. Formability topics—metallic materials.. doi:10.1520/STP30052S Bergström Y, Granbom Y, Sterkenburg D (2010) A dislocation-based theory for the deformation hardening behavior of DP steels: impact of martensite content and ferrite grain size. J Metall 2010:1–16. doi:10.1155/2010/647198 Korzekwa DA, Matlock DK, Krauss G (1984) Dislocation substructure as a function of strain in a dual phase steel. Metall Trans A 15(6):1221–1228. doi:10.1007/BF02644716 Delincé M, Jacques PJ, Pardoen T (2006) Separation of size-dependent strengthening contributions in fine-grained Dual Phase steels by nanoindentation. Acta Mater 54(12):3395–3404. doi:10.1016/j.actamat.2006.03.031 Yoshida K, Brenner R, Bacroix B, Bouvier S (2011) Micromechanical modeling of the work-hardening behavior of single- and dual-phase steels under two-stage loading paths. Mater Sci Eng A-Struct Mater Prop Microstruct Process 528(3):1037–1046. doi:10.1016/j.msea.2010.10.078 Badulescu C, Grediac M, Haddadi H, Mathias JD, Balandraud X, Tran HS (2011) Applying the grid method and infrared thermography to investigate plastic deformation in aluminium multicrystal. Mech Mater 43(1):36–53. doi:10.1016/j.mechmat.2010.11.001