Ultra-refino de grão através de deformação plástica severa por ensaios de torção: simulação do processo ARB

• Autor(a) principal: Welbert Ribeiro Calado
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8Z7MPN
• topic: Engenharia Metalúrgica Materiais e de Minas; Engenharia metalúrgica

A presente tese teve como objetivo inicial simular o processo de produção de metais de grãos ultra-finos através da deformação plástica severa, mais especificamente o processo Acumulative Roll-Bonding (ARB). Essa simulação foi realizada através de ensaios de torção a morno, utilizando os parâmetros típicos do processamento ARB.Foram estudados dois aços carbono convencionais utilizados em aplicações gerais, o aço SAE-1010 e SAE-1045 e um aço inoxidável austenítico do tipo AISI-304. A simulação do processo ARB foi realizada na temperatura de 500ºC, aplicando uma deformação equivalente total de 4,0, com incremento de 0,8 por passe e taxa de deformação constante de 10-1s-1. Também foi analisado o efeito da temperatura dedeformação no refino de grão, para esse fim foram realizados ensaios nas temperaturas de 550, 600, 650 e 700ºC. Os ensaios de torção demonstraram ser eficientes ferramentas na simulação do processo ARB nos três aços estudados, após processamento foi alcançado um tamanho médio de grão mínimo inferior a 400nm para o aço com maior teor de carbono. Juntamente com a redução do tamanho médio de grão houve um aumento considerável da dureza, que em parte pode ser atribuído ao encruamento e em maior parte pode ser atribuída ao refino de grão. Há evidencias de que os aços carbono estudados podem apresentar ductilidade satisfatória depois de avaliados em ensaios de tração e em aplicações práticas. O refino de grão nos três aços é devido à recristalização dinâmica continua, que em parte é possível através domecanismo de recuperação dinâmica. O aumento da concentração de carbono demonstra ter um efeito benéfico no refino de grão, o aço com maior concentração apresentou menor tamanho médio de grão e maior dureza. Partículas de cementita fragmentadas são formadas durante a deformação, e atuam aumentado a densidade de deslocações geometricamente necessárias e restringem a mobilidade dos grãosrecristalizados continuamente. O tamanho médio de grão dos aços reduziu continuamente com a elevação da temperatura de deformação, essa redução foi menos acentuada no aço SAE-1045. Uma maior concentração de partículas de cementita também parece contribuir para maior estabilidade dos grãos em maiores temperaturas de processamento. Existe uma deformação crítica a partir da qual ocorrerefino de grão, essa deformação é menor no aço com maior concentração de carbono. Existe também uma deformação a partir da qual deixa de ocorrer refino de grão, deformação de saturação, onde o tamanho médio de grão atinge um valor estacionário, ou seja, não ocorre mais refino de grão. Parece haver também saturação das propriedades mecânicas quando uma determinada deformação é atingida. Os dados experimentais são razoavelmente modelados pelo modelo de Kocks-Mecking. Os ensaios de torção a morno, aplicando deformação plástica severa, além de se mostrarem eficientes na simulação do processo ARB também demonstraram ser umanova e promissora ferramenta no estudo dos metais de grãos ultra-finos. A torção severa pode ser aplicada no estudo de outros metais e ligas que apresentem dificuldade de processamento em laminadores de bancada, ela proporciona um controle preciso de temperatura, da velocidade de deformação, do intervalo interpasses bem como é relativamente acessível.