Working steel P2-04BCH by equal channel angular extrusion (ECAE)

Acero de trabajo P2-04BCH por extrusión angular de canal igual (ECAE)

El artículo presenta los resultados de la investigación de la estructura y las propiedades del acero de bajo contenido en carbono P2-04BCH tras la aplicación de ECAE a una temperatura aproximada de 290°C. El método ECAE conduce a una mejora significativa de la resistencia del material investigado. La investigación de la estructura se realizó mediante la combinación de TEM y FEG SEM junto con EBSD. Se demostró que el método ECAE permite obtener una estructura ferrítica de grano ultrafino formada por granos recristalizados con muy baja densidad de dislocaciones y con una pequeña porción de carburos esferoidizados, que se producen normalmente en los límites de los granos ferríticos.

INTRODUCCIÓN

La mejora de las propiedades de resistencia de los materiales metálicos policristalinos con la preservación de una tenacidad suficiente puede lograrse mediante el refinamiento de los granos [1, 2]. La dependencia entre el tamaño de grano y el nivel de límite elástico se describe mediante la relación de Petch-Hall

σ_y = σ₀ + k ﹒d^-1/2 (1)

donde σ_y es el esfuerzo de fluencia, σ₀ y k son constantes, d es el tamaño de grano.

Esta relación puede utilizarse en un amplio intervalo de tamaños de grano, hasta varias decenas de nanómetros [3]. La búsqueda de posibilidades de refinamiento eficiente del grano de la estructura de los materiales técnicos condujo a importantes modificaciones de la tecnología de tratamiento termomecánico, que permiten obtener un tamaño de grano de varios micrómetros.

Los procesos más eficaces son los siguientes: transformación ferrítica inducida por deformación, recristalización dinámica de la austenita durante la deformación en caliente con la subsiguiente transformación ϒ→α, laminación en caliente en el intervalo intercrítico de temperaturas y recristalización dinámica de la ferrita tras una gran deformación en caliente [3].

El perfeccionamiento del tamaño de grano requiere, sin embargo, la aplicación de un valor extremo de deformación plástica del material. Durante las dos últimas décadas se han desarrollado muchos métodos que permiten alcanzar una deformación plástica severa. Entre ellos ocupa un lugar importante la extrusión angular de canal igual (ECAE) [4-6]. El principio de este método consiste en deformaciones severas de muestras masivas realizadas por cizallamiento sin cambio de sección transversal. La muestra se prensa a través de una matriz, en la que se cruzan dos canales, formando un ángulo generalmente de 90°. El prensado se realiza a temperatura ambiente o elevada. La deformación equivalente puede alcanzar el valor de 10 o incluso superior.

Lo más crítico para el desarrollo de la microestructura y las propiedades resultantes de las muestras es, sobre todo, el número de pasadas y la selección de la ruta de deformación (forma de girar la muestra después de cada pasada).