Regular Article

Prediction of the grain size evolution during thermal treatments at the mesoscopic scale: a numerical framework and industrial examples

Prédiction de l’évolution de taille de grains à l’échelle mésoscopique lors des traitements thermiques : un cadre numérique et des exemples industriels

¹ Transvalor S.A., Parc de Haute Technologie, Sophia Antipolis, 694 avenue du Docteur Maurice Donat, 06250 Mougins, France
² Mines ParisTech, PSL Research University, CEMEF Centre de mise en forme des matériaux, CNRS UMR 7635, CS 10207, rue Claude Daunesse, 06904 Sophia Antipolis cedex, France

^* e-mail: marc.bernacki@mines-paristech.fr

Received: 26 January 2018
Accepted: 21 June 2018

Abstract

Recently, an original full field model working at the mesoscopic scale using the level set (LS) method in a finite element (FE) framework has been introduced. This approach has demonstrated its potential for the simulation of grain growth and recrystallization problems. Through the development of the DIGIMU^® software, this methodology is now considered for industrial applications. The paper presents (i) the recent developments made on the LS approach and (ii) some examples of large scale simulations in two and three dimensions considering thermal treatments applied on materials. Grain boundaries motion considering the presence or not of second phase particles (like precipitates) are investigated.

Résumé

Récemment, une nouvelle approche champ complet de type level set (LS) dans un contexte éléments finis (EF) oeuvrant à l’échelle mésoscopique a été proposée. Le potentiel de cette approche pour la simulation des mécanismes de croissance de grains et de recristallisation a été démontré. À travers le développement du logiciel DIGIMU^®, cette approche est maintenant considérée pour des applications industrielles. Cet article présente (i) des évolutions récentes du modèle LS et (ii) différents exemples de simulations de traitements thermiques sur des polycristaux de grande taille en 2D et 3D. La présence éventuelle de particules de seconde phase sur la migration des joints de grains est également considérée.