Tailoring the gradient ultrafine-grained structure in low-carbon steel during drawing with shear

Adaptación de la estructura gradiente de grano ultrafino en aceros con bajo contenido en carbono durante el estirado con cizalla

Se realizaron estirado convencional y estirado con cizalla en las barras de acero de bajo contenido en carbono. La deformación por estirado simple forma básicamente una estructura homogénea y conduce a un cambio uniforme de la microdureza a lo largo del volumen del tocho. Un análisis comparativo de los modelos de estos procesos demostró que el estirado con cizalla del acero a temperatura ambiente reduce las características energéticas a la mitad, las fuerzas normales sobre la matriz - en 1,8, y aumenta la intensidad de la deformación de 0,5 a 1,6. Durante el estirado con cizalla, se produce la disolución de la cementita inducida por la deformación y se forma una estructura de gradiente, que aumenta la microdureza de la capa superficial hasta valores próximos a 7 000 MPa.

INTRODUCCIÓN

La deformación plástica severa (SPD) es una de las técnicas más eficaces para mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales metálicos mediante el refinamiento de la estructura para obtener los estados de grano ultrafino (UFG) y nanocristalino (NC). Para la formación de estructuras UFG y NC, se suelen utilizar esquemas de deformación complejos: torsión a alta presión, prensado angular de igual canal, extrusión por torsión, etc. [1-3]. A pesar de las diferencias en las condiciones de carga, todos estos esquemas tienen algo en común: la estructura se refina debido a la deformación por cizallamiento activo del metal bajo el efecto combinado de la compresión y la tensión. Un mayor desarrollo de las técnicas SPD implica la elaboración de esquemas de carga combinada con un uso obligatorio de la deformación por cizallamiento.

El esquema más conocido y extendido de cizallamiento simple es la torsión libre [4]. La combinación de este esquema con la reducción puede ser prometedora para dispersar la estructura y, como resultado, mejorar las propiedades mecánicas.

En los últimos años, los métodos de tratamiento de la deformación superficial han suscitado interés. Entre ellos se encuentran los métodos conocidos de forja [5], fricción superficial [6], tratamiento ultrasónico [7], y otros, y también los métodos desarrollados no hace mucho - brochado ECA y embutición por cizallamiento [8, 9].

A este respecto, en el presente trabajo se planteó la tarea de estudiar la influencia de dos esquemas de carga diferentes -el estirado convencional y el estirado por cizalladura- en el cambio de la intensidad de deformación y la correspondiente transformación de la estructura que se produce en el acero de bajo contenido en carbono sometido a este tratamiento, así como determinar la relación entre estos cambios y las características mecánicas.