Application of the Voce equation in strain hardening analysis for a quantitative evaluation of twinning-induced plasticity behaviour in high-manganese steel Anwendung der Voce-Gleichung in der Kaltverfestigungsanalyse zur quantitativen Bewertung des zwillingsinduzierten Plastizitätsverhaltens in hochmanganhaltigem Stahl

Abstract

The deformation behaviour of two high-manganese steels with different deformation mechanisms, namely, 34Mn0.1C and 32Mn0.6C, was studied via tensile testing and scanning electron microscopy and electron back-scattered diffraction (SEM-EBSD), and their strain hardening data were analysed via the Voce equation, which reveals the relationship between the microstructure and tensile mechanical properties of the material. For high-manganese steel with dislocation slip, the strengthening behaviour conforms to the traditional rationalization of Voce equation. For high-manganese steel with deformation twinning, a segmented Voce equation was established, and the inflection point of the segmented model was used for quantitative calculation of the activated stress of deformation twins. A matrix assessment diagram (MAD) obtained from the Voce equation parameters was built for the two different steels, which considers the difference and integrity of the initial work hardening ability and rate of realization and can macroscopically and intuitively represent the work hardening ability of materials. New insights into the correlation between the deformation modes of high-manganese steel and the Voce equation are presented for the first time, and the latest findings are used to propose a new quantitative evaluation method for work hardening and a novel calculation model of the deformation twinning activated stress based on a phenomenological method.

Das Verformungsverhalten von zwei hochmanganhaltigen Stählen mit unterschiedlichen Verformungsmechanismen, nämlich 34Mn0,1C und 32Mn0,6C, wurde anhand von Zugversuchen und Rasterelektronenmikroskopie mit Elektronenrückstreuung (SEM-EBSD) untersucht, und ihre Verfestigungsdaten wurden anhand der Voce-Gleichung analysiert, die die Beziehung zwischen dem Gefüge und den mechanischen Zugeigenschaften des Werkstoffes aufzeigt. Bei hochmanganhaltigem Stahl mit Versetzungsschlupf entspricht das Verfestigungsverhalten der traditionellen Rationalisierung der Voce-Gleichung. Für hochmanganhaltigen Stahl mit Verformungszwillingen wurde eine segmentierte Voce-Gleichung aufgestellt, und der Wendepunkt des segmentierten Modells wurde zur quantitativen Berechnung der aktivierten Spannung der Verformungszwillinge verwendet. Aus den Parametern der Voce-Gleichung wurde für die beiden verschiedenen Stähle ein Matrixbewertungsdiagramm (MAD) erstellt, das die Unterschiede und die Integrität der anfänglichen Kaltverfestigungsfähigkeit und der Realisierungsrate berücksichtigt und die Kaltverfestigungsfähigkeit von Werkstoffen makroskopisch und intuitiv darstellen kann. Zum ersten Mal werden neue Erkenntnisse über die Korrelation zwischen den Verformungsmodi von Hochmanganstahl und der Voce-Gleichung vorgestellt, und die neuesten Erkenntnisse werden genutzt, um eine neue quantitative Bewertungsmethode für die Kaltverfestigung und ein neuartiges Berechnungsmodell für die verformungsbedingte Zwillingsaktivierung auf der Grundlage einer phänomenologischen Methode vorzuschlagen.