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