Microstructure and mechanical properties of cold drawn AISI 1016 steel processed by ECAP

Microestructura y propiedades mecánicas del acero AISI 1016 estirado en frío procesado por ECAP

Se utilizó el proceso de presión en canal angular de sección constante para deformar un acero de bajo carbono calibrado, con el fin de evaluar microestructura y propiedades mecánicas. A su vez, se identificó la posibilidad de mejorar propiedades más allá del proceso de calibrado. El material utilizado fue un acero de bajo carbono calibrado de composición 0.16 % C, 0.8 % Mn, 0.2 % Si, 0.02 % P, 0.012 % S y balance Fe. El proceso se realizó a temperatura ambiente con cuatro pasadas usando la ruta Bc, con una deformación equivalente de ~0.6 en cada pasada. Se estudió la evolución de la estructura antes y después de la deformación usando microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X y se evaluaron las propiedades mecánicas de microdureza y resistencia a la tensión. Se encontró un aumento leve de las propiedades mecánicas al aumentar el número de pasadas en el proceso. Los análisis mostraron cambios en la estructura ferrítica-perlítica original a través del refinamiento de los granos de ferrita y la deformación de la perlita.

INTRODUCCIÓN

El acero AISI 1016 es un material económico con bajo contenido en carbono que se utiliza en la fabricación de piezas de máquinas que no están sometidas a grandes esfuerzos mecánicos, como ejes, eslabones de cadenas, pasadores, casquillos cementados, tornillos estándar, bridas y engranajes para transmisiones por cadena de bajo esfuerzo (Selçuk et al. 2003). Las propiedades superficiales de este acero pueden mejorarse mediante carburación, carbonitruración o boronización (Selçuk et al. 2003, Icziler y Tabur 2006), lo que supone la formación de una capa superficial que mejora propiedades como la fricción, el desgaste y la resistencia a la corrosión. Sin embargo, estas técnicas sólo tratan la superficie del material.

Por otro lado, las propiedades a granel de este acero se modifican mediante el proceso de trefilado, que consiste en reducir la sección de una varilla tirando de ella a través de una matriz cónica (Atienza et al. 2005), lo que implica una deformación plástica del material. En la deformación por estirado, la resistencia a la tracción y la dureza del acero aumentan, mientras que la ductilidad y la resistencia al impacto disminuyen. Este proceso de embutición se considera uno de los métodos más eficaces y flexibles para mejorar el acabado superficial, obtener dimensiones precisas y propiedades mecánicas específicas (Raji & Oluwole 2011). Además de los procesos mencionados anteriormente, existen otros procesos que modifican las propiedades del acero al cambiar su estructura interna; esto se denomina, deformación plástica severa (SPD).​