Cilj ove doktorske disertacije bio je istraživanje mehanizama i kinetike mikrostrukturnih
pretvorbi te mehaničkih svojstava pri gašenju čelika, a u svrhu što točnijeg definiranja
fizikalnih pojava pri gašenju čelika. Sve veći zahtjevi u svezi kvalitete mehaničkih svojstava
strojnih dijelova ukazuju na nužnost dobrog poznavanja povezanosti mikrostrukture,
kemijskog sastava te mehaničkih svojstava.
Iako je jednostavan za izvođenje, proces gašenja čelika spada u jedan od fizikalno
najkompleksnijih inženjerskih postupaka jer pri gašenju čelika nastaje više procesa koji se
međusobno isprepliću: fizikalni procesi mikrostrukturnih pretvorbi, procesi izmjene, prijelaza
i provođenja topline, procesi stvaranja deformacija i zaostalih naprezanja te procesi
formiranja i rasta pukotina.
Na temelju provedenih teorijskih istraživanja, u radu su predložene metode određivanja
kinetičkih parametara izotermičkog raspada austenita u ferit, perlit te bainit te izrazi za
predviđanje kinetike raspada austenita. Nadalje, predloženi su izrazi za predviđanje
vrijednosti termodinamičkih konstanti raspada austenita u ferit, perlit i bainit na temelju
kemijskog sastava podeutektoridnih čelika. Također, predloženi su izrazi za procjenu tvrdoće
mikrostrukturnih sastojaka čelika: ferita, perlita, binita i martenzita.
Vlastiti algoritam razvijen u svrhu predviđanja kinetike raspada austenita i tvrdoće mikrostrukturnih sastojaka čelika implementiran je u računalni program za 3‐D simulaciju
ohlađivanja uzoraka, čime je omogućena 3‐D simulacija raspada austenita pri gašenju čelika.
Za provjeru rezultata računalne simulacije mikrostrukturnih pretvorbi te tvrdoće pri gašenju
čelika korišten je nisko‐legirani čelik za poboljšanje: 42CrMo4 (DIN).
Rezultati računalne simulacije ukazuju na to da se razvijeni matematički modeli
mikrostrukturnih pretvorbi te tvrdoće mogu uspješno koristiti pri predviđanju rezultata
raspada austenita za vrijeme gašenja čelika.The scope of this doctoral thesis has been the investigation of mechanisms and kinetics of
microstructure transformation as well as the study of mechanical properties, with the
objective of a more accurate defining of physical phenomena during steel quenching.
Increasing technical requirements, relating to the quality of mechanical properties of the
engineering components, imply a deep understanding of relations among microstructure,
chemical composition and mechanical properties.
Although the process of steel quenching is simple to apply, it is one of the physically most
complicated engineering processes, which involves many interacting processes: physical
processes of microstructure transformation, processes of heat exchange, transfer and heat
conduction, processes of generation of deformation and residual stresses, and processes of
crack formation and its growth.
Based on theoretical investigations, methods for determination of kinetics parameters of
isothermal austenite decomposition into ferrite, pearlite and bainite have been proposed, as
well as equations of austenite decomposition kinetics. Furthermore, on the basis of the
chemical composition of hypoeutectioid steels, equations for the estimation of
thermodynamic constants of austenite decomposition into ferrite, pearlite and bainite have
been put forward. Equations for the evaluation of the microstructure constituents` hardness
have been also presented.
A proper algorithm developed in order to predict the austenite decomposition kinetics as well as the microstructure constituents` hardness has been implemented in the 3‐D
computer program for a 3‐D simulation of the specimen`s cooling, whereby the 3‐D
simulation of the austenite decomposition during steel quenching is enabled. Low‐alloy steel
for tempering 42CrMo4 (DIN) has been applied for the verification of results obtained by the
computer simulation.
The results of the computer simulation show that developed mathematical models of
microstructure transformations and hardness can be efficiently used for the prediction of
austenite decomposition during steel quenching