Załącznik nr 3 Do wniosku o przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego

Transkrypt

1 Krzysztof Muszka Kraków, ResearcherID: F Scopus Author ID ORCID: Załącznik nr 3 Do wniosku o przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego Autoreferat w języku polskim 1. Imię i Nazwisko. KRZYSZTOF MUSZKA 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/ artystyczne - z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej r.: stopień doktora nauk technicznych, specjalność metalurgia, doktorat z wyróżnieniem, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, tytuł rozprawy: Wpływ rozdrobnienia struktury na mechanizmy umocnienia stali niskowęglowych odkształcanych plastycznie, promotor prof. dr hab. inż. Janusz Majta r.: mgr inż. metalurgii, specjalność plastyczna przeróbka metali, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Akademia Górniczo- Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. 3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych nadal Adiunkt na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH w Krakowie nadal Visiting Researcher, Department of Materials Science and Engineering, The University of Sheffield, Wielka Brytania Postdoctoral Research Associate w Institute for Microstructural and Mechanical Process Engineering (IMMPETUS), Department of Engineering Materials, The University of Sheffield, Sheffield, Wielka Brytania Asystent na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH w Krakowie Visiting Scholar, Centre for Materials and Fibre Innovation, Deakin University, Geelong, Australia Visiting Scholar, Faculty of Science and Technology, Deakin University, Geelong, Australia 1

2 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.): a) tytuł osiągnięcia naukowego/artystycznego, Wieloskalowa analiza efektów zmiennej drogi odkształcenia w kształtowaniu mikrostruktury i własności. b) (autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa, recenzenci wydawniczy), Publikacje w czasopismach z listy JCR (indeksowane w Web of Science): A.1 Muszka K., Lopez-Pedrosa M., K. Raszka, Thomas M., Rainforth W.M., Wynne B.P The impact of strain reversal on microstructure evolution and orientation relationships in Ti-6Al-4V with an initial alpha colony microstructure Metallurgical and Materials Transactions A, 45A, , IF=1,73 A.2 Sun L., Muszka K., Wynne B.P., Palmiere E.J., Effect of Strain Path on Dynamic Strain Induced Transformation in a Microalloyed Steel. Acta Materialia, 66, , IF=4,465 A.3 Sun L., Muszka K., Wynne B.P., Palmiere E.J Influence of strain history and cooling rate on the austenite decomposition behaviour and phase transformation products in a microalloyed steel. Metallurgical and Materials Transactions A, 45A, , IF=2,567 A.4 Muszka K., Modelling of deformation inhomogeneity in the angular accumulative drawing process multiscale approach. Materials Science and Engineering A 559, , IF=2,409 A.5 Sun L., Muszka K., Wynne B.P., Palmiere E.J., On the interactions between strain path reversal and dynamic recrystallisation in 316L stainless steel studied by hot torsion. Materials Science and Engineering A, 568, , IF=2,409 A.6 Madej L., Muszka K., Perzynski K., Majta J., Pietrzyk M., Computer aided development of the levelling technology for flat products. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Vol. 60, , IF=1,708 A.7 Majta J., Muszka K., Dymek S., Dziedzic D., Kopyscianski M Study of the microstructure and properties of microalloyed steel wires fabricated by AAD (Angular Accumulative Drawing). Proc. of the 14th International Conference on Metal Forming 2012, Sep 2012, Kraków, Poland. In: Kusiak, J., Majta, J., Szeliga, D. (eds), Steel Research International, Special Edition, IF=0,493 A.8 Muszka K., Sun L., Palmiere E., Majta J., Microstructure evolution as an effect of strain reversal during the hot deformation of microalloyed steels. Journal of Iron and Steel Research International, Vol. 18 (Suppl.), , IF=0,213 A.9 Sun L., Muszka K., Wynne B.P., Palmiere E.J., The effect of strain path reversal on high-angle boundary formation by grain subdivision in a model austenitic steel. Scripta Materialia, Vol. 64, , IF=2,699 2

3 A.10 Muszka K., Wynne B.P., Palmiere E.J., Rainforth W.M., Effect of deformation mode on microstructure evolution in Nb-microalloyed steel. Steel Research International, Vol. 81, Spec. Ed., 70-73, IF=0,455 Publikacje w pozostałych czasopismach: A.11 Muszka K., Madej L., Application of the three dimensional digital material representation approach to model microstructure inhomogeneity during processes involving strain path changes. Computer Methods in Materials Science, 13, A.12 Muszka K., Perzynski K., Madej L., Application of the cyclic plasticity hardening law to metal forming. Computer Methods in Materials Science, Vol. 8, Publikacje w recenzowanych materiałach konferencyjnych: A.13 Muszka K., P. Graca, T. Simm. E.J. Palmiere, Study of the effect of cyclic strain reversal on the interactions between SRX and PPT in the microalloyed austenite during hot rolling process. Key Engineering Materials Vols., , A.14 Muszka K., Sun L., Wynne B.P., Palmiere E.J., Rainforth W.M., On the Effect of Strain Reversal on Static Recrystallisation and Strain-Induced Precipitation Process Kinetics in Microalloyed Steels. Proc. of the International Conference on Recrystallization and Grain Growth REX & GG IV , 4-9 Jul 2010, Sheffield, UK, in: Materials Science Forum, Vols , A.15 Muszka K., Wielgus M., Majta J., Doniec K., Stefanska-Kadziela M., Influence of Strain Path Changes on Microstructure Inhomogeneity and Mechanical Behavior of Wire Drawing Products. Proc. of the 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing PRICM 7, 2-6 Aug 2010 Cairns, Australia. Materials Science Forum, Vols , A.16 Sun L., Muszka K., Wynne B.P., Palmiere E.J., The effect of strain path reversal during austenite deformation on phase transformation in a microalloyed steel subjected to accelerated cooling. Proc. of the International Conference on Recrystallization and Grain Growth REX & GG IV , 4-9 Jul 2010, Sheffield, UK in: Materials Science Forum, 2012, Vols , Przedstawiony jednotematyczny cykl publikacji stanowi osiągnięcie polegające na wykazaniu i ocenie wpływu zmiennej drogi odkształcenia na rozwój mikrostruktury i własności w materiałach charakteryzującym się różnym typem sieci krystalicznej oraz energią błędu ułożenia. Narzędziami wykorzystanymi do osiągnięcia tego celu były badania teoretyczne, doświadczalne oraz modelowanie komputerowe. c) omówienie celu naukowego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania. Celem naukowym badań opublikowanych w jednotematycznym cyklu publikacji prac pt. Wieloskalowa analiza efektów zmiennej drogi odkształcenia w kształtowaniu mikrostruktury i własności było dostarczenie wiedzy w celu lepszego zrozumienia wpływu zmiennej drogi odkształcania na zjawiska mikrostrukturalne zachodzące podczas procesów odkształcania w trzech grupach materiałów, różniących się przede wszystkim rodzajem sieci krystalicznej tj. A1, A2 oraz A3. W efekcie umożliwiło to ocenę jakościową i ilościową efektów zastosowania zmiennej drogi odkształcania na uzyskiwany w przeróbce plastycznej 3

4 poziom niejednorodności mikrostrukturalnej i własności mechanicznych. Jednocześnie, przeprowadzone badania i obserwacje pozwoliły na opracowanie założeń dla modelowania procesów przeróbki plastycznej metali w warunkach zmiennej drogi odkształcenia z wykorzystaniem zaawansowanych technik komputerowych. Zidentyfikowano warunki niezbędne do uzyskania poprawy dokładności symulacji komputerowych, a wyniki symulacji poddano weryfikacji poprzez jakościową analizę porównawczą z wynikami badań doświadczalnych. Motywacja - dotychczasowy stan wiedzy Procesy przeróbki plastycznej metali charakteryzuje niejednorodność odkształcenia, która często wynika z wielokrotnych lokalnych zmian kierunku płynięcia metalu. W procesach przeróbki plastycznej metali możliwe są następujące warunki monotoniczności odkształcenia [1]: odkształcenie monotoniczne, odkształcenie quasi-monotoniczne, odkształcenie naprzemienne. Materiał jest w stanie monotonicznego odkształcenia w próbie jednoosiowego rozciągania, natomiast jednokierunkowa próba skręcania jest przykładem quasi-monotonicznego odkształcenia. W przypadku cyklicznej próby skręcania występuje odkształcenie o zmiennych znakach. Zmiany drogi odkształcenia można również powiązać z rozwojem mikrostruktury poprzez parametr, który został zaproponowany przez Schmitta [2]. Zdefiniowany on został jako cosinus kąta Θ s pomiędzy zmianą kierunku wektora odkształcenia przy obciążeniu wstępnym (dε P ) a kolejnym odkształceniem (dε S ): cos Θ s = dε dε dε p p dε s s Parametr ten zakłada, iż materiał polikrystaliczny, na który działa makroskopowa zmiana kierunku odkształcania, podlega takiej samej zmianie wektora odkształcenia w każdym pojedynczym krysztale. W przypadku gdy materiał podlega działaniu odkształcenia monotonicznego (bez zmiany kierunku obciążania), wartość kąta Θ s jest równa 1 (α=0 ), podczas gdy w przypadku, kiedy zachodzi całkowite odwrócenie kierunku odkształcania, kąt ten przyjmuje wartość Θ s =-1 (α=180 ). Głównym efektem mikrostrukturalnym wynikającym ze zmiennej drogi odkształcenia jest efekt Bauschingera, czyli częściowe odprężanie struktury dyslokacyjnej na skutek anihilacji układów dyslokacyjnych podczas zmiany kierunku odkształcania. Efekt ten jest dość dobrze znany, a jego wpływ na krzywe plastycznego płynięcia podczas odkształcania na zimno stopów aluminium [3,4] czy niklu [5] był szeroko badany. Zidentyfikowano wyraźne różnice wynikające ze zmiany kierunku odkształcania na rozwój podstruktury dyslokacyjnej i obniżanie się poziomu gęstości dyslokacji [6, 7]. Przykładowe wyniki badań zaprezentowano na Rys. 1. Stop aluminium AA5052 poddano odkształceniu plastycznemu na drodze skręcania z takim samym odkształceniem całkowitym ε=0.5, lecz z inną drogą odkształcenia. W pierwszym przypadku (Rys. 1a, b, c) materiał został odkształcony na drodze jednokierunkowego skręcania do uzyskania całkowitego odkształcenia zastępczego 0.5. Drugi przypadek obejmował skręcenie materiału o kąt odpowiadający intensywności odkształcenia 0.25 a następnie natychmiastowemu odwróceniu kierunku odkształcania i powrotne skręcenie o tą samą wartość kąta. Dało to takie samo odkształcenie całkowite (0.5) jednakże odkształcenie 4

5 wynikowe równe zero. Rys. 1. Wpływ zmiany kierunku odkształcenia na powstawanie mikropasm ścinania w stopie aluminium odkształconym w próbie skręcania odkształcenie monotoniczne (a,b,c) oraz odkształcenie cykliczne (d,e,f) [3]. Szczegółowa analiza zmian orientacji indukowanych odkształceniem mikropasm ścinania, w stosunku do kierunku składowej maksymalnego odkształcenia głównego, pokazała ścisłą zależność od globalnego kierunku odkształcania. Odkształcanie w jednym kierunku spowodowało tworzenie się wyraźnych mikropasm ścinania, które były wyraźnie skierowane w dwóch kierunkach - równolegle do kierunku maksymalnego odkształcenia głównego (+45 ) oraz pomiędzy kątami od -10 do -30 w odniesieniu do kierunku składowej tensora odkształcenia głównego. W przypadku skręcania ze zmianą kierunku odkształcenia tendencja do tworzenia się mikropasm ścinania była znacznie ograniczona a utworzone pasma były dużo bardziej rozmyte oraz skierowane zgodnie z kierunkiem ±35. Zaobserwowano również czterokrotny wzrost udziału granic wąskokątowych w przypadku gdy odkształcanie odbywało sie bez zmiany kierunku. Na podstawie analizy literaturowej można stwierdzić, że o ile w procesach odkształcania na zimno wpływ zmiany drogi odkształcenia na rozwój mikrostruktury został zbadany, o tyle wpływ procesów zdrowieniowych (rekrystalizacja, zdrowienie, przemiany fazowe), które występują w czasie odkształcania na gorąco nie został dostatecznie przebadany. Co prawda problem wpływu zmiany kierunku odkształcenia na rekrystalizację w stalach niskowęglowych, mikrostopowych i austenitycznych [8, 9], czy też na zjawisko sferoidyzacji dynamicznej fazy alfa w stopach tytanu [10-13] był badany, jednak warunki odkształcania zastosowane w tych badaniach daleko odbiegały od warunków, które występują w rzeczywistych procesach przeróbki plastycznej na gorąco. Niemniej, nawet dla takich warunków odkształcania, wykazano występowanie opóźniania w kinetyce rekrystalizacji dynamicznej na skutek odwracania kierunku odkształcania (Rys. 2a). W przypadku metali o strukturze sieci krystalicznej A3, wpływ drogi odkształcania na rozwój mikrostruktury jest równie istotny jak w przypadku omówionych wcześniej metali krystalizujących w sieciach A1 i A2. W przypadku szeroko stosowanego w przemyśle lotniczym stopu tytanu Ti6Al4V, na wstępnym etapie przerobu struktury materiału lanego, proces, przeróbki plastycznej na gorąco prowadzony jest w taki sposób, aby lamelarna 5

6 struktura będąca efektem przemiany fazowej beta-alfa uległa procesowi sferoidyzacji [10-12]. Proces ten jest niezbędny w celu zapewnienia uzyskania odpowiednich własności w półwyrobach i wyrobach końcowych - t.j. odpowiednio wysokiego poziomu zapasu plastyczności, odporności zmęczeniowej oraz odporności na pękanie. Również w tym przypadku obserwowany jest silny wpływ zmiany drogi odkształcenia na reologię i rozwój mikrostruktury Rys. 2b. (a) (b) Rys. 2. Wpływ drogi odkształcenia na proces rekrystalizacji dynamicznej w stali mikrostopowej podczas odkształcenia na gorąco (a) [8] oraz proces sferoidyzacji dynamicznej w stopie tytanu 6-4 (b) [10]. W przypadku stali dokładne zrozumienie wpływu zmiennej drogi odkształcania na zmiany mikrostrukturalne zachodzące podczas przeróbki plastycznej na gorąco jest trudniejsze ze względu na przemiany fazowe, które uniemożliwiają bezpośrednią obserwację mikrostruktury pierwotnego austenitu. Z tego powodu w prezentowanych badaniach składających się na jednotematyczny cykl publikacji wykorzystano do badań również stopy na bazie niklu, w których faza austenityczna jest stabilna do temperatury pokojowej. Ponadto, podobny charakter plastycznego płynięcia oraz podobny jak w stalach niskowęglowych poziom energii błędu ułożenia pozwolił wykorzystywać te stopy jako modelowe stopy austenitu. Dotychczas brak było również wiedzy dotyczącej wpływu zmiennej drogi odkształcenia na temperatury krytyczne odkształcanych na gorąco stali. Jedną z podstawowych temperatur krytycznych jest temperatura zatrzymania rekrystalizacji definiuje ona nie tylko stan mikrostruktury austenitycznej, ale także pośrednio wpływa na produkty przemiany fazowej. Stopień umocnienia mikrostruktury austenitycznej ma kluczowy wpływ na kinetykę przemiany austenit-ferryt, gdyż determinuje liczbę możliwych miejsc zarodkowania dla powstającej fazy ferrytu. Problem ten staje się szczególnie istotny w przypadku nowoczesnych stali mikrostopowych o podwyższonej wytrzymałości, gdzie na skutek obecności wydzieleń węglikoazotków Nb, w odpowiednich warunkach procesu odkształcania, obserwuje się hamowanie procesu rekrystalizacji statycznej. Brak uwzględnienia zmian mikrostukturalnych, wynikających ze złożonej historii odkształcenia może być również przyczyną błędów w przewidywaniu rozwoju mikrostruktury i własności w symulacji komputerowej procesów odkształcania (Rys. 3). Zaawansowane modele numeryczne, które dają przemysłowi metalurgicznemu możliwość optymalizacji parametrów procesowych [14-17] w znacznej większości nie uwzględniają wpływu zmiennej drogi odkształcenia co prowadzi do rozbieżności pomiędzy wynikami symulacji komputerowej a rzeczywistym zachowaniem się odkształcanego materiału. Jest to problem szczególnie istotny z punktu widzenia jakości produkowanych wyrobów. Podstawowym źródłem obserwowanych różnic są modele konstytutywne, często czysto empiryczne, które 6

7 zbudowano w oparciu o wyidealizowane, laboratoryjne warunki badań, np. poprzez uproszczenie do warunków izotermicznych i odkształcenia monotonicznego. (a) (b) % Recrystallised Centre Through Thickness Prediction Measured Surface Rys. 3. Zmiana kąta drogi odkształcenia przy powierzchni oraz w środkowej części walcowanego pasma na długości strefy odkształcenia [18] (a) oraz obliczony i zmierzony udział objętościowy fazy zrekrystalizowanej na grubości walcowanego pasma [19]. Przedstawione analiza literaturowa oraz własne wstępne wyniki badań nad wpływem zmiennej drogi odkształcenia na zmiany zachodzące w mikrostrukturze różnych metali (A1, A2 i A3), podczas procesów przeróbki plastycznej na gorąco, ciepło i zimno stanowiły bazę dla szerszych prac badawczych, których najważniejsze wyniki zostały szczegółowo omówione w dalszej części Autoreferatu. Literatura: [1] H. Dyja, A. Gałkin, M. Knapiński, Reologia metali odkształcanych plastycznie, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa [2] J.H. Schmitt, E. Aernoudt, and B. Baudelet, Materials Science and Engineering, 75, 1985, 13. [3] M. Lopez-Pedrosa, B.P.Wynne, W.M. Rainforth, Materials Science Forum, 550, 2007, 223. [4] M. Lopez-Pedrosa, B.P. Wynne, and W.M. Rainforth: Journal of Microscopy, 222, 2006, 97. [5] D.A. Huges, N. Hansen, Materials Science and Technology, 7, 1991, 544. [6] Q. Zhu, C.M. Sellars, Scripta Materialia, 45, 2001, 41. [7] C.M. Sellars and Q. Zhu: 20th Risø International Symposium on Materials Science: Deformation-Induced Microstructures: Analysis and Relation to Properties, J.B. Bilde- Sorensen, J.V. Carstensen, N. Hansen, D. Juul Jensen, T. Leffers, W. Pantleon, O.B. Pedersen, and G. Winther, eds., Risø National Laboratory, Roskilde, Demark, [8] R. Bartolome, D. Jorge-Badiola, J.I. Astiazaran, I. Gutierrez, Materials Science and Engineering A, 344, 2003, 340. [9] D. Jorge-Badiola, I. Gutierrez, Acta Materialia, 52, 2004, 333. [10] R.M. Poths, G. Angella, B.P. Wynne, W.M. Rainforth, S.L. Semiatin, J.H. Beynon, Metallurgical and Materials Transactions A, 35, 2003, [11] S.L. Semiatin, V. Seetharaman, I. Weiss, Materials Science and Engineering A 263, 1999, 257.

8 [12] S.P. Fox and D.F. Neal: Proceedings of the 8th World Conference on Titanium, Titanium'95, Eds. P.A. Blenkinsop, W.J. Evans, H.M. Flower, Institute of Materials, London, 1995, 628. [13] S.L. Semiatin, N. Stefansson, Metallurgical Materials Transactions A34, 2003, 691. [14] C.M. Sellars, Ironmaking and Steelmaking, 38, 2011, 250. [15] C.M. Sellars, Materials Science and Technology, 1, 1985, 325. [16] C.M. Sellars, Materials Science and Technology, 6, 1990, [17] J.H. Beynon and C.M. Sellars: ISIJ Int., 1992, vol. 32, 359. [18] J. H. Beynon, B. P. Wynne: 'Understanding and Exploiting Strain Paths', Engineering Materials 2001, Melbourne, 2001, Institute of Materials Engineering Australasia, 10. [19] S.B. Davenport, R.L. Higginson, C.M. Sellars, Philosophical Transactions of Royal Society of London A, 357, 1999, Omówienie uzyskanych wyników W realizowanej przeze mnie tematyce naukowej można wyróżnić trzy zasadnicze nurty badawcze: 1) Wpływ zmiennej drogi odkształcenia na rozwój mikrostruktury i własności metali o sieciach krystalicznych A1, A2 i A3 podczas przeróbki cieplno-mechanicznej na gorąco. 2) Wpływ zmiennej drogi odkształcenia na niejednorodność mikrostruktury i własności metali o sieci krystalicznej A2 podczas przeróbki plastycznej na zimno. 3) Opis konstytutywny i wieloskalowa analiza numeryczna procesów odkształcania ze złożoną drogą odkształcenia. Poniżej scharakteryzowano wyniki uzyskane w ramach realizacji tematu pracy, ze szczególnym zwróceniem uwagi na ich znaczenie w aplikacjach przemysłowych. Ad 1. Wpływ zmiennej drogi odkształcenia na rozwój mikrostruktury i własności materiałów o sieciach krystalicznych A1, A2 i A3 podczas przeróbki cieplno-mechanicznej na gorąco. W pracach [A.2, A.3, A.5, A.8, A.10, A.14, A.16] analizowano wpływ zmiennej drogi odkształcenia na kluczowe zjawiska mikrostrukturalne zachodzące podczas odkształcania na gorąco stali mikrostopowych tj. rekrystalizację dynamiczną [A.5, A.8], rekrystalizację statyczną i indukowany odkształceniem proces wydzieleniowy [A.10, A.14], poziom umocnienia struktury austenitycznej przed przemianą [A.2] oraz kinetykę przemiany austenit-ferryt i produkty tej przemiany [A.2, A.3, A.16]. Analizie poddano wpływ zmiany kierunku odkształcania oraz innych parametrów procesowych takich jak temperatura, wielkość odkształcenia i prędkość chłodzenia. W tym celu zaprojektowano schematy przeróbki cieplno-mechanicznej z wykorzystaniem symulatora termomechanicznego ASP, który pozwolił na przeprowadzenie badań plastometrycznych z wykorzystaniem próby skręcania. Przeprowadzone badania doświadczalne pozwoliły na uzyskanie krzywych plastycznego płynięcia oraz przeprowadzenie dokładnej analizy mikrostrukturalnej z wykorzystaniem nowoczesnych technik badawczych np. skaningowej mikroskopii elektronowej z wykorzystaniem detektora elektronów wstecznie rozproszonych (SEM/EBSD), transmisyjnej mikroskopii elektronowej z wykorzystaniem spektroskopii rentgenowskiej (TEM/EDX). Na podstawie uzyskanych krzywych plastycznego płynięcia 8

9 oraz mikrostruktur, dokonano analizy jakościowej i ilościowej wyników w skalach makro i mikro. Pozwoliło to sformułować następujące wnioski: w stalach mikrostopowych można zaobserwować istotny wpływ zmiany drogi odkształcenia powyżej temperatury zatrzymania rekrystalizacji na spowalnianie kinetyk procesów rekrystalizacji dynamicznej i statycznej w austenicie. Na podstawie przeprowadzonej analizy mikrostrukturalnej wykazano, iż odwrócenie kierunku podczas odkształcania plastycznego intensyfikuje proces anihilacji tworzących się układów dyslokacyjnych, zmniejszając tym samym poziom energii zmagazynowanej i liczbę potencjalnych miejsc zarodkowania dla procesów zdrowieniowych. w przypadku metali o sieci krystalicznej A2 i niższego w porównaniu do stali mikrostopowych poziomu energii błędu ułożenia wykazano silną zależność pomiędzy zmianą kierunku odkształcania a odkształceniem krytycznym, którego przekroczenie jest wymagane dla zapoczątkowania procesu rekrystalizacji dynamicznej [A.2]. Szczegółowa analiza mikrostrukturalna z wykorzystaniem techniki EBSD wykazała, iż zastosowanie znacznie większej od odkształcenia krytycznego (0.4) wielkości odkształcenia jednostkowego (1.0) przed zmianą kierunku odkształcania, prowadzi do wzrostu udziału objętościowego granic ziaren austenitu. W związku z tym, że stanowią one główne miejsca zarodkowania dla rekrystalizacji dynamicznej, prowadzi to do szybszego procesu zarodkowania zrekrystalizowanego austenitu na granicach ziaren. Efekt ten jest szczególnie wyraźny w porównaniu do przypadku gdy stosowano znacznie mniejsze od odkształcenia krytycznego wartości odkształcenia jednostkowego w każdym cyklu przed zmianą kierunku odkształcania i gdzie postęp w rozdrobnieniu ziaren austenitu na drodze rekrystalizacji dynamicznej był ograniczony. zmiana kierunku odkształcania wpływa także na opóźnienie indukowanego odkształceniem procesu wydzieleniowego w austenicie. Przeprowadzona za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego analiza wpływu historii odkształcania na morfologię i udział objętościowy wydzieleń wykazała, iż w materiale odkształconym bez zmiany kierunku odkształcania udział objętościowy dyspersyjnych wydzieleń węglikoazotków niobu jest znacznie większy, a ich rozmiar mniejszy niż w przypadku materiału odkształconego z tym samym odkształceniem całkowitym, ale ze zmianą kierunku odkształcania. Badania wykazały, iż siła pędna dla indukowanego odkształceniem procesu wydzieleniowego zależy od lokalnej gęstości dyslokacji. Jej spadek na skutek zmiany kierunku odkształcania skutkuje zatem wolniejszą kinetyką tego procesu, obniżając udział objętościowy węglikoazotków niobu, co ma znaczny wpływ na spadek uzyskiwanego poziomu umocnienia wydzieleniowego w stali podczas odkształcania na gorąco. zmiana kierunku odkształcenia powoduje także obniżanie temperatury początku przemiany fazowej austenitu w ferryt. Na podstawie uzyskanych krzywych dylatometrycznych zaobserwowano, iż temperatury początku i końca przemiany fazowej podczas chłodzenia austenitu są wyższe w przypadku próbek odkształconych wcześniej monotonicznie w porównaniu z próbkami odkształconymi ze zmianą drogi odkształcenia. Różnica ta zależy od pozostałych parametrów procesu takich jak wielkość i temperatura odkształcania oraz prędkość chłodzenia. Wpływ zmiennej drogi odkształcenia na temperaturę początku przemiany fazowej austenitu był znacznie mniejszy w próbkach odkształcanych w temperaturze powyżej temperatury zatrzymania rekrystalizacji niż w przypadku próbek odkształcanych poniżej temperatury zatrzymania rekrystalizacji. Świadczy to o istotnej roli stanu umocnienia struktury austenitycznej na przebieg jej przemiany fazowej. 9

10 wpływ zmiennej drogi odkształcenia w zakresie austenitycznym na morfologię produktów przemiany austenit ferryt zależy w głównej mierze od zastosowanej temperatury odkształcania oraz prędkości chłodzenia w trakcie przemiany. Badania przeprowadzone dla stali mikrostopowych wykazały, iż w przypadku materiałów odkształcanych w zakresie temperaturowym, gdzie zachodzi rekrystalizacja austenitu, zmiana kierunku odkształcania ma niewielki wpływ na produkty przemiany fazowej. szczególnie istotny wpływ zmiany kierunku odkształcenia na produkty przemiany austenitferryt zaobserwowano w przypadku, gdy odkształcenie zachodziło w zakresie poniżej temperatury zatrzymania rekrystalizacji, dodatkowo przy zastosowaniu wyższych prędkości chłodzenia (<15 C/s) które są bardziej zbliżone do rzeczywistych procesów przeróbki plastycznej na gorąco (walcowanie, kucie). Zmiana drogi odkształcenia ma kluczowy wpływ na poziom umocnienia struktury austenitu, co jest potęgowane brakiem w tym zakresie temperaturowym procesów zdrowieniowych oraz obecnością drobnych, indukowanych odkształceniem wydzieleń węglikoazotków niobu. Złożone interakcje pomiędzy wymienionymi parametrami i tworzącymi się w różnym stopniu (w zależności od kierunku odkształcenia) elementami podstruktury dyslokacyjnej, prowadzą do zupełnie różnej liczby potencjalnych miejsc zarodkowania dla powstającej fazy ferrytu, co dodatkowo przy ograniczonej prędkości wzrostu zarodków, na skutek dużej prędkości chłodzenia, prowadzi do zupełnie różnych produktów przemiany począwszy od struktury o morfologii iglastej i bainitu, a skończywszy na drobnoziarnistej strukturze ferrytu. w przedstawionych do oceny badaniach po raz pierwszy wykazano silny wpływ zmiany kierunku odkształcenia na proces indukowanej dynamicznie przemiany fazowej austenitu w ferryt. Proces ten od kilku lat jest intensywnie stosowany jako metoda uzyskiwania struktur ultradrobnoziarnistych w stalach niskowęglowych i mikrostopowych. Przeprowadzona w pracy [A.2] szczegółowa analiza krzywych płynięcia oraz mikrostruktury po odkształceniu z różnymi drogami odkształcenia w temperaturze, gdzie zarówno proces rekrystalizacji dynamicznej, jak i zdrowienia dynamicznego nie są już możliwe wykazała, iż zainicjowanie indukowanej odkształceniem przemiany fazowej możliwe jest jedynie po przekroczeniu odkształcenia krytycznego, koniecznego do rozpoczęcia zarodkowania ferrytu (w trakcie odkształcenia plastycznego). Jeżeli wielkość odkształcenia zadanego przed zmianą drogi odkształcenia przekracza wartość odkształcenia krytycznego, przemiana dynamiczna zostanie zapoczątkowana. W efekcie, materiał odkształcony ze znacznie większą wartością odkształcenia monotonicznego charakteryzował się będzie znacznie większym poziomem rozdrobnienia struktury ferrytu powstałego w wyniku przemiany dynamicznej. Jest to szczególnie widoczne w porównaniu z materiałem, gdzie takie samo odkształcenie całkowite zostało osiągnięte poprzez większą liczbę cykli odkształcenia ze zmianą jego kierunku i mniejszym odkształceniem jednostkowym (nieprzekraczającym wymaganego odkształcenia krytycznego) w danym cyklu. Przeprowadzona dodatkowa, szczegółowa analiza wpływu prędkości chłodzenia po odkształceniu, wykazała jej istotną rolę w mechanizmie powstawania ultradrobnoziarnistego ferrytu. Zgodnie z oczekiwaniem, zastosowanie wyższych prędkości chłodzenia skutkowało promowaniem struktury o drobniejszym ziarnie w wyniku wzrostu stosunku prędkości zarodkowania do prędkości wzrostu. Ponieważ powyższe badania prowadzone były na stalach mikrostopowych-ferrytycznych, nie było możliwości bezpośredniej obserwacji struktury austenitycznej oraz jej szczegółowej analizy w celu oceny wpływu zmiany kierunku odkształcenia na występujące mechanizmy i zjawiska mikrostrukturalne. Aby sprostać temu zadaniu, opracowano grupę specjalnych 10

11 stopów modelowych austenitu (Fe- 30%wag. Ni), które posiadają podobny do stali niskowęglowych poziom energii błędu ułożenia oraz charakterystykę plastycznego płynięcia w zakresie przeróbki plastycznej na gorąco. Niemniej, główną zaletą tej grupy materiałów jest fakt, iż zakres istnienia austenitu jest rozszerzony aż do temperatury pokojowej brak przemiany fazowej umożliwia więc bezpośrednią obserwację nieprzemienionego austenitu. Dalsze badania opublikowane w pracach [A.9 i A.13] nad wpływem zmiennej drogi odkształcenia na zjawiska zachodzące w mikrostrukturze stali podczas przeróbki plastycznej na gorąco prowadzono na tych stopach. Dodatkowo w celu uproszczenia analizy oraz możliwości porównywania wyników zastosowane w badaniach schematy odkształcenia opracowane zostały w taki sposób, aby udział objętościowy szerokokątowych granic ziaren austenitu pozostał niezmienny (odkształcenie wynikowe równe zero). W pracy [A.9] skupiono się na analizie wpływu zmiany kierunku odkształcenia i wielkości odkształcenia jednostkowego na mechanizm tworzenia się podstruktury dyslokacyjnej w austenicie podczas odkształcania poniżej temperatury zatrzymania rekrystalizacji. Ponieważ jak wcześniej wspomniano w tych warunkach odkształcania wpływ drogi odkształcenia na stan austenitu przed przemianą oraz produkty jego przemiany jest największy zdecydowano się na powtórzenie badań przeprowadzonych wcześniej dla stali mikrostopowej [A.16]. Najważniejsze wnioski z przeprowadzonej w pracy [A.9] analizy badań są następujące: cykliczna zmiana drogi odkształcenia i stosowanie małych odkształceń jednostkowych powoduje znaczne spowalnianie tworzenia się struktury dyslokacyjnej oraz procesu jej przekształcania w granice szerokokątowe. W przypadku gdy stosowano duże odkształcenie w jednym cyklu (przed zmianą kierunku odkształcania), mechanizm podziału ziaren w krystality o wąskokątowych granicach, a następnie ich dalsza rotacja na skutek kontynuowania odkształcenia w tym samym kierunku do dużych wartości kąta dezorientacji był dużo bardziej aktywny. Wysoki stopień umocnienia oraz większy udział szerokokątowych granic ziaren w strukturze austenitycznej w tym przypadku generuje znacznie większą liczbę potencjalnych miejsc zarodkowania podczas przemiany fazowej. w pracy [A.9] zidentyfikowano również podstawowe mechanizmy tworzenia się struktury dyslokacyjnej i jej dalszej transformacji w szerokokątowe granice ziaren podczas cyklicznej zmiany drogi odkształcania w austenicie. Uzyskane wyniki pozwoliły na zrozumienie wpływu zmiany kierunku odkształcania na fundamentalne zjawiska zachodzące podczas przeróbki cieplno-mechanicznej w austenicie. Ostatnia część badań miała na celu opracowanie metodologii, która pozwoliła na jednoznaczne określenie wpływu zmiennej drogi odkształcenia na rozwój mikrostruktury w trakcie wielooperacyjnych procesów przeróbki plastycznej na gorąco na przykład podczas procesu walcowania blach. Proces walcowania blach, podobnie jak większość procesów przeróbki plastycznej charakteryzuje się niejednorodnością mikrostruktury ze względu na zmieniający się stan odkształcenia (przewaga odkształceń stycznych przy powierzchni pasma na skutek kontaktu odkształcanego materiału z walcem roboczym oraz płaski stan odkształcenia w środku grubości pasma). Efekt ten jest szczególnie widoczny na etapie wstępnego walcowania blach grubych na gorąco przy wykorzystaniu układów nawrotnych, gdzie po każdym przepuście, poza końcową grubością pasma zmienia się także kierunek odkształcania. Lokalne zmiany drogi odkształcenia, prowadzą do pojawiania się odkształceń zbędnych przy powierzchni walcowanego pasma, które mają kluczowy wpływ na zjawiska mikrostrukturalne zachodzące w austenicie (rekrystalizacja dynamiczna, statyczna, proces 11

12 wydzieleniowy indukowany odkształceniem, przemiana fazowa). Problem ten jest szczególnie istotny w przypadku nowoczesnych stali mikrostopowych o podwyższonej wytrzymałości, w których obecność mikrododatków stopowych znacznie komplikuje przewidywanie rozwoju mikrostruktury. Nieuwzględnienie zmiennej drogi odkształcania na etapie projektowania procesu przeróbki termomechanicznej skutkować może błędami w ocenie rozwoju mikrostruktury, a w efekcie własności wyrobu końcowego. Badania przedstawione w pracy [A.13] prowadzono w warunkach zbliżonych do warunków przemysłowych. W tym celu opracowano modyfikację wielostopniowej próby skręcana na gorąco z jednoczesnym obniżaniem temperatury w taki sposób aby uwzględnić różne drogi odkształcenia. Dodatkowo, aby uwzględnić wpływ mikrododatków stopowych opracowano specjalnie dla tych celów modelowe stopy austenitu z grupy Fe30%wag.Ni, z i bez mikrododatków stopowych Nb i Ti. Głównym celem badań było określenie wpływu dodatkowych odkształceń postaciowych, będących wynikiem zmiennej drogi odkształcania, podczas wieloprzepustowego walcowania na gorąco, na krytyczny dla procesu przeróbki plastycznej na gorąco parametr technologiczny tj. temperaturę zatrzymania rekrystalizacji. Podstawowymi w tym wypadku problemami badawczymi były interakcje pomiędzy procesami rekrystalizacji statycznej a indukowanym odkształceniem procesem wydzieleniowym. Ponieważ proces walcowania na gorąco prowadzony jest w szerokim zakresie temperaturowym, nieprawidłowy dobór parametrów przeróbki termomechanicznej definiujących okno procesowe może spowodować dużą niejednorodność mikrostrukturalną, będącą np. efektem jedynie częściowej rekrystalizacji austenitu. W rezultacie, dodatkowo uzyskano informacje dotyczące interakcji pomiędzy zmienną drogą odkształcenia a indukowanym odkształceniem procesem wydzieleniowym w austenicie. Najważniejsze wnioski wyciągnięte na podstawie przeprowadzonych w ramach pracy [A.13] badań są następujące: w obu badanych stopach zaobserwowano silny wpływ zmiennej drogi odkształcania na poziom dodatkowych odkształceń postaciowych oraz na wzajemne interakcje pomiędzy procesem rekrystalizacji statycznej a indukowanym odkształceniem procesem wydzieleniowym, w przypadku stopu bez dodatku niobu, wzrost odkształcenia po odwróceniu kierunku odkształcania (przy takim samym odkształceniu całkowitym) wpływa na zmniejszenie intensywności odkształcenia i obniżenie siły pędnej dla rekrystalizacji statycznej co prowadzi do podwyższenia temperatury zatrzymania rekrystalizacji, w przypadku austenitu mikrostopowego (z mikrododatkiem Nb) zwiększenie odkształcenia po odwróceniu kierunku odkształcania wpływa na wartość siły pędnej dla rekrystalizacji oraz opóźnia proces wydzieleniowy drobnych indukowanych odkształceniem węglikoazotków niobu, co z kolei powoduje obniżenie temperatury zatrzymania rekrystalizacji. Należy oczekiwać, iż możliwość przewidywania rozwoju mikrostruktury w procesie walcowania na gorąco z uwzględnieniem pełnej historii odkształcenia znacznie poprawi dobór parametrów odkształcania w procesach termomechanicznego walcowania nowoczesnych stali mikrostopowych i wielofazowych. Ostatni etap badań w pierwszym nurcie mojej pracy naukowej obejmował badanie wpływu zmiennej drogi odkształcenia na rozwój mikrostruktury podczas odkształcenia na gorąco materiałów charakteryzujących się siecią A3. Jako reprezentanta metali wybrano dwufazowy stop tytanu z grupy stopów Ti-6Al-4V. Stopy te są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym (głównie na elementy turbin i elementy konstrukcyjne obudowy 12

13 silników odrzutowych), a ich wstępna przeróbka plastyczna na gorąco obejmuje procesy kucia swobodnego, gdzie następuje wielokrotna zmiana kierunku zadawanego odkształcenia. Proces zamiany lamelarnej struktury tego stopu, fazy alfa w sferoidalną - zwany sferoidyzacją - jest powszechnie stosowanym sposobem poprawy zdolności do dalszego odkształcania plastycznego półwyrobów poddawanych dalszej przeróbce plastycznej. W efekcie uzyskuje się podwyższone własności wytrzymałościowe i plastyczne, wysoką odporność na pękanie oraz poprawę odporności zmęczeniową w wyrobach gotowych. Wyniki przedstawione w pracy [A.1] dotyczą badań nad wpływem zmiennej drogi odkształcania stopu tytanu z gupy Ti-6Al-4V na proces sferoidyzacji dynamicznej i statycznej, oraz na rozwój tekstury. Jednym z podstawowych efektów wykonanych badań było po raz pierwszy zastosowanie schematów odkształcania zbliżonych parametrami do procesów przemysłowych (dotychczas badania prowadzono dla dużo niższych prędkości odkształcenia). Przeprowadzono badania wpływu zastosowanych schematów odkształcania na uzyskane krzywe płynięcia, oraz na postęp procesu sferoidyzacji dynamicznej oraz statycznej (po dodatkowej obróbce cieplnej). Zastosowana, opracowana oryginalna metodyka pozwoliła na ustanowienie korelacji pomiędzy drogą odkształcenia a postępem w procesie sferoidyzacji dynamicznej oraz identyfikację odkształcenia krytycznego w odkształcaniu monotonicznym, po przekroczeniu którego następuje znaczny wzrost kinetyki procesu sferoidyzacji. Wykazano, iż zmiana kierunku odkształcania silnie opóźnia kinetyki procesu sferoidyzacji - zarówno dynamicznej jak i statycznej. Dodatkowo analizie poddano wpływ zastosowanej historii odkształcania na rozwój tekstury ze szczególnym uwzględnieniem zależności pomiędzy fazami przed i po przemianie fazowej beta-alfa-beta. W stopach tytanu obserwuje się zjawisko silnego dziedziczenia orientacji krystalicznej pomiędzy fazą wysokotemperaturową (beta-zwaną fazą rodzica), a fazą będącą produktem przemiany (alfa), które opisane zostało zależnością zaproponowaną przez Burgersa. Wykazano, iż po przekroczeniu odkształcenia krytycznego zależność ta przestaje obowiązywać, co jest skutkiem postępującej sferoidyzacji dynamicznej. Ad 2. Wpływ zmiennej drogi odkształcenia na niejednorodność mikrostruktury i własności materiałów o sieci A2 podczas przeróbki plastycznej na zimno Drugi nurt badań w tematyce przedstawionej do postępowania habilitacyjnego obejmował analizę wpływu zmiennej drogi odkształcenia na niejednorodność mikrostruktury i własności mechanicznych metali o sieci krystalicznej A2 odkształcanych ze zmieniająca się drogą odkształcenia w warunkach przeróbki plastycznej na zimno [A.4, A.7, A.15]. Ponieważ w tych warunkach, w przypadku stali ograniczone są procesy zdrowieniowe, skupiono się na ocenie wpływu złożonej drogi odkształcenia na rozwój struktury dyslokacyjnej, poziom jej rozdrobnienia oraz aspekty związane z niejednorodnością mikrostruktury i własności. Do badań wykorzystano proces charakteryzujący się możliwością magazynowania dużej energii odkształcenia, czyli cechą typową dla procesów SPD (ang. Severe Plastic Deformation). Silną akumulację energii odkształcenia uzyskano w efekcie z jednoczesnego oddziaływania kilku sposobów odkształcania, które są obecne w nowoopatentowanym [PL B1, PL B1] procesie Kątowego Wielostopniowego Ciągnienia (KWC). Oryginalność tego procesu, opracowanego w Katedrze PPM AGH, polega na dodatkowym, w stosunku do typowego dla procesu ciągnienia przepływu przez zwężająca się matrycę, ścinaniu w kierunku wzdłużnym, skręcaniu wokół osi oraz nagniataniu powierzchniowym odkształcanego drutu. Taki, złożony sposób odkształcania sprzyja powstawaniu lokalizacji gradientów odkształceń plastycznych i w efekcie, na skutek akumulacji efektów umocnienia odkształceniowego tj. dużej energii odkształcenia, silnemu i niejednorodnemu rozwojowi mikrostruktury w kierunku jej 13

14 rozdrobnienia. Badaniom poddano dwie grupy materiałów: stale niskowęglowe oraz stale z mikrododatkami stopowymi. Przeprowadzona szczegółowa analiza mikrostrukturalna z wykorzystaniem zaawansowanych technik analizy (EBSD) pozwoliła na lepsze zrozumienie wpływu zastosowanych parametrów i ścieżek procesu odkształcania na rozwój mikrostruktury i tekstury oraz na uzyskane własności mechaniczne wyrobów gotowych. Dodatkowo, otrzymane w części doświadczalnej wyniki posłużyły do weryfikacji i walidacji procesu wielkoskalowego modelowania tego typu procesów z wykorzystaniem cyfrowej reprezentacji materiału. Zaproponowane podejście, uwzględniające rozwój mikrostruktury w procesie KWC, pozwoliło na uzyskanie cennych informacji na temat niejednorodności odkształcenia i tekstury w modelowanym procesie. W efekcie zaproponowany został model numeryczny oparty o metodę elementów skończonych, uwzględniający model plastyczności kryształu, który może być wykorzystany do różnych procesów odkształcania, charakteryzujących się złożoną drogą odkształcenia zostanie on szerzej omówiony w Ad 3. Najważniejsze wnioski płynące z realizacji opisanych badań są następujące: zastosowane silnej akumulacji energii odkształcenia, z kontrolowaną niejednorodnością stanu mechanicznego i rozwoju mikrostruktury w procesie KWC pozwala na uzyskanie wyrobu charakteryzującego się dużo wyższym gradientem poziomu rozdrobnienia mikrostruktury, a w efekcie lepszymi własnościami mechanicznymi w porównaniu do materiałów uzyskiwanych na drodze ciągnienia w sposób tradycyjny. poziom niejednorodności mikrostruktury i własności w odkształconym materiale silnie zależy od zastosowanej drogi odkształcenia. Równocześnie, w zależności od zastosowanej drogi odkształcenia (układ liniowy, stopniowy, korbowy), zaobserwowano poprawę własności plastycznych w uzyskiwanych materiałach szczególnie w przypadku drutów ze stali mikrostopowej, w której interakcje pomiędzy strukturą dyslokacyjną a obecnymi dyspersyjnymi wydzieleniami węglikoazotków niobu skutkowały poprawą ciągliwości. optymalizacja parametrów procesu KWC w kierunku uzyskiwania kontrolowanego poziomu niejednorodności mikrostruktury, tekstury i własności mechanicznych wymaga wsparcia ze strony narzędzi numerycznych. Dzięki wykorzystaniu odpowiednio skalibrowanych modeli numerycznych, które pozwalają na uwzględnienie złożonej drogi odkształcenia, możliwa jest kontrola poziomu niejednorodności odkształcenia i własności mechanicznych w wyrobach ciągnionych metodą KWC. Ad 3. Opis konstytutywny i wieloskalowa analiza numeryczna procesów odkształcania ze złożoną drogą odkształcenia Przeprowadzone i omówione w Ad 1 i 2 badania i obserwacje pozwoliły na opracowanie założeń dla modelowania procesów odkształcania w warunkach zmiennej drogi odkształcenia z wykorzystaniem zaawansowanych technik komputerowych. Zidentyfikowano kroki niezbędne do uzyskania poprawy dokładności symulacji komputerowych, a wyniki symulacji poddano weryfikacji poprzez jakościową analizę porównawczą z wynikami badań doświadczalnych. Wyniki tych badań opublikowane zostały w pracach [A.4, A.6, A.11, A.12]. Początkowy etap badań w tym zakresie dotyczył wyboru odpowiedniego modelu numerycznego, który będzie w prawidłowy sposób opisywał zachowanie się materiału w warunkach gdy podczas odkształcania następuje zmiana kierunku odkształcenia. Dyskusji 14

15 poddano możliwości wykorzystania izotropowego, kinematycznego i złożonego (kinematyczno-izotropowego) modelu umocnienia w symulacji cyklicznej próby skręcania oraz zginania. Następnie zdobyte informacje wykorzystano do budowy numerycznego modelu symulacji przemysłowego procesu prostowania blach [A.6]. Zaproponowano metodologię identyfikacji parametrów modeli w oparciu o cykliczną próbę skręcania i ściskania/rozciągania z wykorzystaniem metody odwrotnej [A.6, A.12]. Wykazano, iż w procesach, gdzie następuje zmiana drogi odkształcenia jedynie wykorzystanie modelu kinematycznego bądź złożonego i ich współczynników wyznaczonych metodą odwrotną daje możliwość uwzględnienia efektów związanych ze złożonym schematem odkształcenia i prawidłowego przewidywania zachowania się materiałów odkształcanych w modelowanych procesach. Kolejny, ostatni etap pracy polegał na zaproponowaniu podejścia do przewidywania niejednorodności odkształcenia w procesach odkształcania ze zmienną drogą odkształcenia z uwzględnieniem niejednorodności mikrostruktury [A.7, A.11]. Zaproponowano wykorzystanie połączenia podejścia wieloskalowego z Cyfrową Reprezentacją Materiału. Przeprowadzono symulację procesów cyklicznego skręcania oraz symulację procesu KWC, w którym dodatkowo dokonano oceny wpływu procesu na niejednorodność tekstury co było możliwe dzięki wykorzystaniu modelu plastyczności kryształu. Wykazano, iż zaproponowana metodologia umożliwia prawidłową ilościową analizę wpływu złożonej historii odkształcenia w rozważanych procesach na uzyskiwany poziom niejednorodności odkształcenia oraz tekstury w procesie KWC. Wpływ na dyscyplinę naukową Opracowanie tytułowego podejścia stworzyło podstawy do rozwoju dyscypliny metalurgia w następujących kierunkach: - Opracowanie jednoznacznej metodologii oceny wpływu złożonej historii odkształcania na zjawiska mikrostrukturalne zachodzące podczas przeróbki cieplno - plastycznej metali i stopów o sieci krystalicznej A1 i A2 na gorąco (rekrystalizacja dynamiczna/statyczna, indukowany odkształceniem proces wydzieleniowy, stan umocnienia struktury austenitycznej, temperaturę początku przemiany oraz morfologię jej produktów. - Wykorzystanie opracowanego podejścia do oceny wpływu zmiany drogi odkształcania na procesy zdrowieniowe zachodzące w stopach o sieci krystalicznej A3 w warunkach zbliżonych do rzeczywistych procesów przemysłowych co stanowi oryginalne opracowanie w stosunku do istniejącego stanu wiedzy. - Zaproponowana przeze mnie modyfikacja testów plastometrycznych, ze szczególnym uwzględnieniem zmiennej drogi odkształcania pozwoliła na wyznaczenie zależności pomiędzy złożoną historią odkształcenia a temperaturami krytycznymi dla procesów zdrowieniowych zachodzących w mikrostrukturze badanych materiałów. - Dostarczenie danych z prób plastometrycznych w zmieniających się warunkach procesowych (zmienna droga odkształcania, zmienna temperatura, zmienna prędkość odkształcenia) umożliwiło konstytutywny opis reologii materiałów metalicznych w warunkach zbliżonych do rzeczywistych procesów. Dotychczas badania takie prowadzono w warunkach laboratoryjnych (obciążenie monotoniczne w warunkach izotermicznych) co prowadziło do rozbieżności w wynikach modelowania komputerowego a wynikach z rzeczywistych procesów przemysłowych. - Dostarczenie nowej wiedzy w zakresie symulacji komputerowej procesów "obciążonych" dużą niejednorodnością odkształcenia na skutek zmiennej ścieżki odkształcania wykorzystując połączenie metody inverse oraz podejścia wieloskalowego i Cyfrowej Reprezentacji Materiału. 15

16