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Recuperación y Recristalización Consecuencias de la deformación plástica (trabajado en frío): Dislocaciones en Al deformado 8% en frío Deards, 1992 Antes.

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1 Recuperación y Recristalización Consecuencias de la deformación plástica (trabajado en frío): Dislocaciones en Al deformado 8% en frío Deards, 1992 Antes de la deformación Después de la deformación A. Aumento de la densidad de dislocaciones (aumento de la dureza y pérdida de ductilidad) B. Deformación de granos Castro Riglos (CAB) 2010

2 Procesos comunes para modificar la forma de un material: laminado trefilado Producen granos deformados y con alta densidad de dislocaciones

3 Microscopía Electrónica de Transmisión Tubos laminados de ZrNb para Reactor Nuclear de Embalse

4 Microscopía Electrónica de Transmisión Dislocaciones en tubos laminados de ZrNb para Reactor Nuclear de Embalse Centro Atómico Bariloche – Centro Atómico Ezeiza

5 α-Cu-Zn Fe %C Endurecimiento por trabajado (deformación plástica) Callister pérdida de ductilidad aumento de la tensión de fluencia

6 Aumento de la densidad de dislocaciones por deformación Material recocido: m/m 3 Material fuertemente deformado: m/m 3 Energía acumulada en dislocaciones: E (1/2) Gb 2 GbE acero75 GPa0,2 nm15 J/mol

7 Proceso/ reacciónEnergía j/mol oxidación10 6 Solidificación (sobreenfriamiento de 1K) Transformación polimórfica (sobreenfriamiento de 1K) Energía acumulada por deformación plástica 15 coarsening0,7 - 7

8 1. Recuperación Eliminación de defectos puntuales y aniquilación y reacomodamiento de dislocaciones sin cambios en el tamaño de grano. 2. Recristalización Crecimiento de granos libres de dislocaciones sobre granos deformados (movimiento de bordes de grano). La fuerza impulsora es la reducción de energía elástica almacenada en dislocaciones. 3. Crecimiento de grano La fuerza impulsora es la reducción de la energía de superficie de los bordes de grano. ¿Cómo recuperar ductilidad? Se realiza un recocido a alta temperatura (T > T F /3), para activar la difusión. Existen tres procesos diferenciados que pueden ocurrir durante el recocido:

9 Fuente: Bhadeshia RepulsiónAtracción Aniquilación 1. Recuperación

10 Trepado + deslizamiento Deslizamiento

11 1.Aniquilación de dislocaciones de signo opuesto 2. Redistribución de dislocaciones hacia configuraciones de menor energía. 1. Recuperación Movilidad de dislocaciones se activa con temperatura. Poligonización

12 2. Recristalización: Nucleación y crecimiento de nuevos granos libres de dislocaciones. Estimulada por la inhomogenidad de la densidad de dislocaciones

13 t = 0s t = 3s, 580ºC t = 4s, 580ºCt = 8s, 580ºC t = 15 min, 580ºCt = 10 min, 700ºC Estado inicial: Trabajado (deformado) en frío. Callister 2. Recristalización

14 Grano sin dislocaciones creciendo hacia granos con alta densidad de dislocaciones

15 Efecto de la temperatura sobre el proceso de recristalización Al-Mg-Mn Imágenes tomadas luego de un tiempo fijo de recocido, a temperaturas progresivamente mayores. Los granos recristalizados son claros; los granos deformados son oscuros. Aumenta la fracción de volumen recristalizada con la temperatura de recocido. T

16 Efecto del tiempo y la temperatura sobre la recristalización t % rec. T1 > T2 > T3 > T / = A exp (-Q/kT) Definición Temperatura de recristalización: es la temperatura para la cual la recristalización es completa luego de 1 hora de recocido.

17 Temperatura de recristalización vs. grado de deformación en frío Fe Callister recuperación recristalización

18 Callister MetalTemperatura de recristalización (K) Temperatura de fusión (K) Plomo (Pb) Estaño (Sn) Cinc (Zn) Aluminio (Al) Cobre (Cu) Latón (Cu-Zn) Niquel (Ni) Hierro (Fe) Tungsteno (W) Temperaturas de recristalización

19 Tamaño del grano recristalizado vs. grado de deformación en frío Ashby-Jones II recuperación recristalización

20 G. Hopkin and H. K. D. H. Bhadeshia 83% deformación 89% deformación 93% deformación Variación del tamaño de grano recristalizado con la deformación inicial

21 Resumen: recuperación y recristalización Deformación en frío Recuperación (poligonalización) Recristalización Material recristalizado por completo: granos con poca deformación Ashby-Jones II

22 Efecto de la recuperación y recristalizacion sobre las propiedades mecánicas Callister

23 Arrastre de Zener: como controlar el crecimiento de grano: Bhadeshia

24 Arrastre de Zener: fuerza de arrastre de un precipitado r F = sin ( ) 2 r cos ( ) F max = r Bhadeshia

25 N : densidad de partículas por unidad de volumen f: fracción de volumen; f = (4/3) r 3. N : densidad de partículas por unidad de área; = 2 r N = 3f / 2 r 2 Fuerza de arrastre (P): P = F max. = r 3 f / 2 r 2 P = 3 f / 2 r Arrastre de Zener: Fuerza de arrastre por una fracción de volumen f de precipitados esféricos de radio r Bhadeshia

26 10 ppmw oxygen110 ppmw oxygen 140 ppmw oxygen 270 ppmw oxygen350 ppmw oxygen 560 ppmw oxygen Efecto de la densidad de partículas sobre el tamaño de grano recristalizado Bhadeshia


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