Quantification of Microstructure and Evaluation of Mechanical Properties in Non-Oriented Electrical Steels

Cuantificación de la microestructura y evaluación de las propiedades mecánicas en aceros eléctricos no orientados

Este trabajo presenta un método original de estimación del tamaño medio de grano en microestructuras de amplia distribución granulométrica y el parámetro que describe la homogeneidad de la microestructura. Se define el coeficiente de homogeneidad de la microestructura. Las propiedades mecánicas de los aceros eléctricos no orientados se predicen utilizando la nueva ecuación de estimación del tamaño de grano.

INTRODUCCIÓN

La cuantificación de la microestructura del material es importante para la descripción de las propiedades de algunos materiales [1,2]. El tamaño de los granos en la microestructura metálica influye fuertemente en muchas de las propiedades del material. El tamaño y la distribución de tamaños, por lo tanto, son los parámetros más importantes para describir la microestructura de los materiales.

Un nuevo requisito para los aceros eléctricos no orientados es una combinación de propiedades mecánicas y magnéticas. En función de esta demanda se desarrollaron diferentes tipos de microestructuras no homogéneas (no isotrópicas) para la solución del problema. En el caso de una microestructura con una distribución amplia del tamaño de grano, surge un problema de tamaño de grano medio. Los métodos de evaluación descritos en las normas técnicas [3-6] son inaplicables para microestructuras no homogéneas.

El documento [7] presenta las posibilidades de evolución de la cuantificación relacionada con diseños de granos microestructurales en caso de distribución de tamaño de grano no homogénea. Los parámetros estadísticos se utilizan para la descripción de un diseño. Los artículos [8] y [9] presentan la cuantificación del tamaño de grano en la región de ferrita y austenita respectivamente. Sin embargo, solo se evaluó el tamaño de grano para microestructura homogénea.

R. T. DeHoff y otros evaluaron el tamaño de grano desde el punto de vista de la topología de grano. Se muestra que la complejidad topológica de un grano en un policristal está relacionada con su diámetro, a diferencia de su área y volumen [10-12].

FN Rhines evaluó el tamaño de grano por los llamados "parámetros globales": longitud de línea, área de superficie, fracción de volumen, curvatura de línea y superficie, etc. Los parámetros topológicos nos brindan información de cuántas piezas se divide cada característica de la estructura. y en cuántos lugares están conectadas estas piezas. Estas propiedades son adimensionales y no dependen de la escala de la microestructura [13].

Para el caso más general de granos irregulares de forma variable, es completamente imposible establecer la verdadera distribución espacial a partir de mediciones planas o de sección delgada. G. Bocksteigel [14] resuelve este problema suponiendo una geometría esférica para granos irregulares. Este modelo se basa en el cálculo de la llamada “distribución de tamaño de esfera equivalente”. Sin embargo, la distribución de tamaño de esfera equivalente no coincide con la distribución real en todos los puntos y, por lo tanto, tiene una aplicabilidad limitada.