Mechanism of Damage of Ferritic Ductile Iron, Influence of Matrix Heterogeneity
- 1. National University of Mar del Plata
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Ferritic ductile cast iron (FDI) microstructure is composed by graphite nodules embedded in a ferritic matrix. It is usual to assume that the ferritic matrix is homogeneous. However, the experimental analysis shows impurities and in some cases a high degree of heterogeneity. It is necessary to investigate the influence of these heterogeneities on the mechanical properties of FDI.This work focusses on the characterization of the elastoplastic properties of different zones of the ferritic matrix of FDI and the identification of the sequence and extent of the damage mechanisms at the micro-scale under uniaxial tensile loading.The methodologies for the characterization of the material micro constituents and micro-segregated zones involve nano-indentation and atomic force microscopy techniques in combination with computational modelling. The analysis is performed by applying inverse analysis algorithms proposed in the literature. The microsegregated zones are identified by using color etching. The assessment of the micro-scale damage mechanisms was performed by in-situ optical microscopy observation of tensile tests of very small specimens.The results led to the quantification of the differences in mechanical properties along the metallic matrix as a result of the existing heterogeneities and allow for a better understanding of the ductile iron damage mechanism.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تتكون البنية المجهرية من الحديد الزهر المطيل الحديدي (FDI) من عقيدات الجرافيت المدمجة في مصفوفة حديدية. من المعتاد افتراض أن المصفوفة الحديدية متجانسة. ومع ذلك، يظهر التحليل التجريبي شوائب وفي بعض الحالات درجة عالية من عدم التجانس. من الضروري التحقيق في تأثير هذه التباينات على الخواص الميكانيكية للاستثمار الأجنبي المباشر. يركز هذا العمل على توصيف خصائص اللدائن المرنة لمناطق مختلفة من المصفوفة الحديدية للاستثمار الأجنبي المباشر وتحديد تسلسل ومدى آليات التلف على النطاق الصغير تحت تحميل الشد أحادي المحور. تتضمن منهجيات توصيف المكونات الدقيقة للمواد والمناطق المنفصلة الدقيقة تقنيات المجهر النانوي والقوة الذرية بالاقتران مع النمذجة الحسابية. يتم إجراء التحليل من خلال تطبيق خوارزميات التحليل العكسي المقترحة في الأدبيات. يتم تحديد المناطق المنفصلة الدقيقة باستخدام النقش اللوني. تم إجراء تقييم آليات الضرر على نطاق صغير من خلال المراقبة المجهرية البصرية في الموقع لاختبارات الشد للعينات الصغيرة جدًا. أدت النتائج إلى القياس الكمي للاختلافات في الخواص الميكانيكية على طول المصفوفة المعدنية نتيجة لعدم التجانس الحالي والسماح بفهم أفضل لآلية تلف حديد الدكتايل.Translated Description (French)
La microstructure de la fonte ductile ferritique (FDI) est composée de nodules de graphite noyés dans une matrice ferritique. Il est habituel de supposer que la matrice ferritique est homogène. Cependant, l'analyse expérimentale montre des impuretés et dans certains cas un degré élevé d'hétérogénéité. Il est nécessaire d'étudier l'influence de ces hétérogénéités sur les propriétés mécaniques des FDI.Ce travail se concentre sur la caractérisation des propriétés élastoplastiques de différentes zones de la matrice ferritique des FDI et l'identification de la séquence et de l'étendue des mécanismes d'endommagement à l'échelle microscopique sous charge de traction uniaxiale.Les méthodologies de caractérisation des micro-constituants du matériau et des zones micro-ségrégées impliquent des techniques de nano-indentation et de microscopie à force atomique en combinaison avec la modélisation computationnelle. L'analyse est réalisée en appliquant des algorithmes d'analyse inverse proposés dans la littérature. Les zones microségrégées sont identifiées à l'aide d'une gravure couleur. L'évaluation des mécanismes d'endommagement à l'échelle microscopique a été réalisée par observation en microscopie optique in situ d'essais de traction de très petits échantillons. Les résultats ont conduit à la quantification des différences de propriétés mécaniques le long de la matrice métallique en raison des hétérogénéités existantes et permettent une meilleure compréhension du mécanisme d'endommagement de la fonte ductile.Translated Description (Spanish)
La microestructura de hierro fundido dúctil ferrítico (FDI) está compuesta por nódulos de grafito incrustados en una matriz ferrítica. Es habitual suponer que la matriz ferrítica es homogénea. Sin embargo, el análisis experimental muestra impurezas y en algunos casos un alto grado de heterogeneidad. Es necesario investigar la influencia de estas heterogeneidades en las propiedades mecánicas de la IED. Este trabajo se centra en la caracterización de las propiedades elastoplásticas de diferentes zonas de la matriz ferrítica de la IED y la identificación de la secuencia y el alcance de los mecanismos de daño a microescala bajo carga de tracción uniaxial. Las metodologías para la caracterización de los microconstituyentes materiales y las zonas microsegregadas implican técnicas de microscopía de nanoindentación y fuerza atómica en combinación con modelado computacional. El análisis se realiza aplicando algoritmos de análisis inverso propuestos en la literatura. Las zonas microsegregadas se identifican mediante el uso de grabado a color. La evaluación de los mecanismos de daño a microescala se realizó mediante microscopía óptica in situ observando ensayos de tracción de especímenes muy pequeños. Los resultados condujeron a la cuantificación de las diferencias en las propiedades mecánicas a lo largo de la matriz metálica como resultado de las heterogeneidades existentes y permiten una mejor comprensión del mecanismo de daño del hierro dúctil.Files
MSF.925.288.pdf.pdf
Files
(5.3 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:aefaaff7515d841fcd2c8897dfaf1e73
|
5.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- آلية تلف حديد الدكتايل الحديدي، تأثير عدم تجانس المصفوفة
- Translated title (French)
- Mécanisme d'endommagement du fer ductile ferritique, influence de l'hétérogénéité de la matrice
- Translated title (Spanish)
- Mecanismo de Daño de Hierro Dúctil Ferrítico, Influencia de Heterogeneidad de Matriz
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2810552865
- DOI
- 10.4028/www.scientific.net/msf.925.288
References
- https://openalex.org/W1985550625
- https://openalex.org/W2007782469
- https://openalex.org/W2034029463
- https://openalex.org/W2086933933
- https://openalex.org/W2104158326
- https://openalex.org/W2316620582
- https://openalex.org/W2560747984
- https://openalex.org/W2560840173