Post on 30-Jun-2015
DEFORMACIÓN EN FRÍO.
RECOCIDO DE
RECRISTALIZACIÓN.
INTRODUCCIÓN A LA DEFORMACIÓN EN FRÍO:
Deformación plástica: carácter remanente.
Deformación plástica: proceso de dar forma a los metales.
Deformación plástica: deformación mecánica.
Proceso que comporta flujo y redistribución de material.
IndustriaTérmino común “Trabajado”
Trabajado en caliente: temperatura proceso > Tr
Trabajado en frío: temperatura proceso < Tr
Tr = temperatura de recristalización (1/3 Tfusión)
Cambios en la microestructura y propiedades.
CONSIDERACIONES SOBRE EL TRABAJADO EN FRÍO:
IMPARTICIÓN DE RESISTENCIA.
REDUCIDAS TOLERANCIAS DIMENSIONALES.
BUENOS ACABADOS SUPERFICIALES.
Endurecimiento deducible de la curva tensión-deformación.
Conveniencia de iniciar proceso en la condición más blanda del material (estado de recocido).
Problema: aparición de fluencia no homogénea localizada (bandas de Lüder).
Solución: revenido por deformación en frío y/o skin-pass.
FORMACIÓN DE ATMÓSFERAS DE COTRELL
PROPIEDADES MECÁNICAS EN FRÍO
CA
RG
A
ALARGAMIENTO
YA
B CD
F R2
R1
RIII
A
ENVEJECIMIENTO Y COMPORTAMIENTO A TRACCIÓN
EL RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN:
OBJETIVO:
El Recocido de Recristalización tiene como objetivo, restablecer los cambios estructurales y de propiedades de los metales, tras la deformación en frío.
Se aplica generalmente a los materiales que han de someterse a profundas y continuadas etapas de deformación plástica, en procesos tales como: laminación, trefilado, estirado, embutición, etc.
EL RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN:
IMPORTANCIA:
Magnitud de la industria interesada.
Obtención de productos con ciertos requerimientos en grandes cantidades, de forma económica.
EFECTOS DEL TRABAJO EN FRÍO SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS METALES
INCREMENTAN SU VALOR
DISMINUYEN SU VALOR
NO SE ALTERAN
DUREZA
RES. A TRACCIÓN
LÍMITE ELÁSTICO
RESIST. ELÉCTRICA
DUCTILIDAD
RESILIENCIA
CONDUCTIV. ELÉCT.
RESIST. CORROSIÓN
PUNTO DE FUSIÓN
CALOR ESPECÍFICO
DENSIDAD
MÓDULO ELÁSTICO
PROPIEDADES SENSIBLES A LA
ESTRUCTURA
PROPIEDADES INSENSIBLES A LA
ESTRUCTURA
EL RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN:
Definiciones:
Recocido: Tratamiento de calentamiento dirigido a reducir los efectos de la deformación en frío.
Recocido de Recristalización: Tratamiento dirigido a eliminar los efectos de la deformación en frío y que se extiende y alcanza a todos aquellos procesos que preceden y acompañan a la formación de una nueva estructura más perfecta y de menor energía, que sustituye a la matriz deformada.
ETAPAS DEL RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN
ETAPA DE RECUPERACIÓN
ETAPA DE RECRISTALIZACIÓN PRIMARIA
ETAPA DE CRECIMIENTO UNIFORME DE
GRANO
Pro
pie
dad
es m
ecán
icas
% de trabajo en frío Temperatura
Dureza
Resistencia
Ductilidad
TRABAJO EN FRÍO RECOCIDO RECRISTALIZACION
Recuperación
Recristalizaciónprimaria
Crecimiento de grano
Tamaño de grano
R1
H1
D1H2R2
D2
FUERZA IMPULSORA PARA EL PROCESO:
Energía de deformación almacenada en el material durante la etapa de deformación en frío.
LEY DE ACTIVACIÓN SIMPLE, TIPO ARRHENIUS:
RT-Qp e . A
ETAPA DE
RECUPERACIÓN
EL TÉRMINO RECUPERACIÓN ENGLOBA A TODOS AQUELLOS PROCESOS ELEMENTALES QUE TIENEN LUGAR ANTES DE LA RECRISTALIZACIÓN Y QUE NO IMPLICAN EL BARRIDO O ELIMINACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEFORMADA, POR MIGRACIÓN DE NUEVOS LÍMITES DE GRANO.
VARIACIONES NOTABLES QUE PUEDEN PRODUCIRSE EN LA ETAPA DE RECUPERACIÓN
LIBERACIÓN PARCIAL DE LA ENERGÍA RETENIDA
RECUPERACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS
RECUPERACIÓN PARCIAL DE PROP. MECÁNICAS
MODIFICACIONES SUBESTRUCTURALES. POLIGONIZACIÓN.
0.075
0.050
0.025
0
150
100
50
00 100 200 300 400 500
50
100
150HV
Incr
emen
tal
Res
isti
vity
(1
0-6.
cm)
Po
wer
Dif
fere
nce
ΔP
(m
w)
Har
dn
ess
(HV
)
Temperature (ºC)
Po
we
r D
iffe
ren
ce
, P
( m
w )
50
25
75
100
500 100 150 200 250 300 350 400
Temperature ( ºC )
0
0.005
0.010
0.015
(1
0-6.
cm)
10
20
30
40
Ha
rdn
ess
(H
V)
HV
P
CINÉTICA DE LA
ETAPA DE
RECUPERACIÓN
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
TIME (min)
300ºC
350ºC
400ºC
450ºC
500ºC
FR
AC
TIO
N S
TR
ES
S
CINÉTICA DE LA RECUPERACIÓN
Ley de activación simple tipo Arrhenius
RT/EexpAk a
k = Velocidad del proceso.
A = Cte.
Ea = Energía de activación.
R = Cte. De los gases.
T = Temperatura absoluta
RT-Ea
e . Ak
VARIACIONES NOTABLES QUE PUEDEN PRODUCIRSE EN LA ETAPA DE RECUPERACIÓN
LIBERACIÓN PARCIAL DE LA ENERGÍA RETENIDA
RECUPERACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS
RECUPERACIÓN PARCIAL DE PROP. MECÁNICAS
MODIFICACIONES SUBESTRUCTURALES. POLIGONIZACIÓN.
ETAPA DE
RECRISTALIZACIÓN
PRIMARIA
FUNDAMENTOS DE LA ETAPA DE RECRISTALIZACIÓN PRIMARIA
Puede considerarse como uno de los más importantes fenómenos que rigen la formación de estructuras.
Fenómeno asociado a la formación y migración de nuevos límites de grano.
Su fundamento reside en la formación de núcleos de recristalización en la matriz deformada y su crecimiento a expensas de la misma, hasta su desaparición.
TEMPERATURA DE RECRISTALIZACIÓN
Puede entenderse como la Temperatura a la cual un material específico y con un grado de deformación determinado, recristalizará por completo en un tiempo finito ( considerado general e industrialmente de 1 hora).
Aproximadamente las temperaturas de recristalización de los metales se sitúan entre 1/3 y 1/2 de su temperatura de fusión.
CINÉTICA DE LA
ETAPA DE
RECRISTALIZACIÓN
100
80
60
40
20
01 100 40.00010.0004.00040020060402010642
135.
2 ºC
119.
0 ºC
112.
6 ºC
102.
2 ºC
88.2
ºC
43.0
ºC
50%recristalizado
Po
rcen
taje
rec
ris
taliz
ad
o
Tiempo (escala logarítmica)
Curvas de transformación isotérmica (recristalización) para cobre puro (99,999%) laminado en frío en un 98%
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
TIEMPO (min)
300ºC
350ºC
400ºC
450ºC
500ºC
% R
EC
RIS
T.
100
80
60
40
20
01 100 40.00010.0004.00040020060402010642
135.
2 ºC
119.
0 ºC
112.
6 ºC
102.
2 ºC
88.2
ºC
43.0
ºC
50%recristalizado
Po
rcen
taje
rec
ris
taliz
ad
o
Tiempo (escala logarítmica)
Curvas de transformación isotérmica (recristalización) para cobre puro (99,999%) laminado en frío en un 98%
CINÉTICA DE LA RECRIST. PRIMAR.
Ley de activación tipo Avrami
kBtexp1x B y k = Ctes. Dependientes de la temperatura y naturaleza del proceso de nucleación y crecimiento.
*Recristalización tridimensional: 3 ≤ k ≤ 4
*Recristalización bidimensional: 2 ≤ k ≤ 3
*Recristalización unidimensional: 1 ≤ k ≤ 2
MECANISMOS DE FORMACIÓN DE NÚCLEOS
FACTORES INFLUYENTES EN LA RECRISTALIZACIÓN PRIMARIA
FACTOR DEFORMACIÓN
FACTOR TIEMPO
FACTOR TAMAÑO DE GRANO
FACTOR DEFORMACIÓN
Deformación crítica: Mínima deformación a partir de la cual tiene lugar el fenómeno de recristalización (5 a 8%).
Cuanto mayor es el grado de deformación previo, menor es la temperatura necesaria para iniciar la recristalización.
FACTOR TIEMPO
Cuanto mayor es el tiempo de calentamiento para un grado de deformación determinado, menor es la temperatura necesaria para la recristalización.
100
80
60
40
20
01 100 40.00010.0004.00040020060402010642
135.
2 ºC
119.
0 ºC
112.
6 ºC
102.
2 ºC
88.2
ºC
43.0
ºC
50%recristalizado
Po
rcen
taje
rec
ris
taliz
ad
o
Tiempo (escala logarítmica)
Curvas de transformación isotérmica (recristalización) para cobre puro (99,999%) laminado en frío en un 98%
FACTOR TAMAÑO DE GRANO
El tamaño final del grano recristalizado depende fundamentalmente del grado de deformación previo, siendo tanto menor cuanto mayor es la deformación inicial.
Para un mismo material con diferentes tamaños de grano inicial e igual deformación, recristalizará antes el de menor tamaño inicial.
ETAPA DE
CRECIMIENTO
UNIFORME DE GRANO
•Fundamento de la etapa de crecimiento de grano (uniforme).
•Fuerza impulsora.
FUNDAMENTOS DE LA ETAPA DE CRECIMIENTO DE GRANO (UNIFORME)
Se define esta etapa como un proceso de desarrollo de nuevos granos a expensas de los granos primariamente recristalizados en condiciones tales en las que los granos individuales no pueden crecer preferencial y exageradamente.
La energía libre de superficie asociada a los límites de granos recristalizados, constituye la fuerza impulsora del mecanismo de Crecimiento de Grano (Uniforme).
GRANO A GRANO B
LÍMITE DE GRANO
DIRECCIÓN DEL FLUJO
ATÓMICO NETO
Posición original del límite
Posición nueva del límite de grano
A
F.A M.L
B
Unidad 2:RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN.
Tema 8
T<TR
T<TR
T=TR
a
b
c
T=TR
d
T=TR
T≥TR
e
f