Recuperación y Recristalización

Presentación del tema: "Recuperación y Recristalización"— Transcripción de la presentación:

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

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

6 Aumento de la densidad de dislocaciones por deformación
Material recocido: 1010 m/m3 Material fuertemente deformado: 1015 m/m3 Energía acumulada en dislocaciones: ∆E  (1/2) Gb2 ∆ G b ∆E acero 75 GPa 0,2 nm 15 J/mol

7 Proceso/ reacción Energía j/mol oxidación 106
Solidificación (sobreenfriamiento de 1K) 8 - 22 Transformación polimórfica (sobreenfriamiento de 1K) 1 - 8 Energía acumulada por deformación plástica 15 coarsening 0,7 - 7

8 ¿Cómo recuperar ductilidad?
Se realiza un recocido a alta temperatura (T > TF /3), para activar la difusión. Existen tres procesos diferenciados que pueden ocurrir durante el recocido: 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.

9 1. Recuperación Repulsión Atracción Aniquilación Fuente: Bhadeshia

10 Trepado + deslizamiento

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

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

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

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
T1 > T2 > T3 > T4 1 2 3 4 1/ = 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 recuperación recristalización Callister

18 Temperatura de recristalización (K) Temperatura de fusión (K)
Temperaturas de recristalización Metal Temperatura de recristalización (K) Temperatura de fusión (K) Plomo (Pb) 269 600 Estaño (Sn) 505 Cinc (Zn) 283 693 Aluminio (Al) 353 933 Cobre (Cu) 393 1358 Latón (Cu-Zn) 748 1173 Niquel (Ni) 643 1728 Hierro (Fe) 723 1811 Tungsteno (W) 1473 2683 Callister

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

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

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
 Fmax =   r r F =  sin () 2 r cos () Fmax =   r  Bhadeshia

25 Arrastre de Zener: Fuerza de arrastre por una fracción de volumen f de precipitados esféricos de radio r N : densidad de partículas por unidad de volumen f: fracción de volumen;  f = (4/3) r3. N  : densidad de partículas por unidad de área;  = 2 r N = 3f / 2r2 Fuerza de arrastre (P): P = Fmax .  =   r 3 f / 2  r2 P = 3  f / 2 r Bhadeshia

26 Efecto de la densidad de partículas sobre el tamaño de grano recristalizado
10 ppmw oxygen 110 ppmw oxygen 140 ppmw oxygen 270 ppmw oxygen 350 ppmw oxygen 560 ppmw oxygen Bhadeshia