Afino microestructural de chapa de acero calidad DDQ mediante procesos de doblado - enderezado

Abstract

(English) In this thesis, the ability to refine the grain size of a low carbon steel (deep drawing quality, DDQ) was studied by means of two different techniques of Severe Plastic Deformation (SPD). Firstly, the Repetitive Corrugated and Straightening (RCS) technique using a die designed for this project. Likewise, a Finite Element Analysis (FEA) was carried out to establish processing routes that would guarantee an optimal distribution of the deformation throughout the entire sheet. The second technique chosen was Calibrated Groove Pressing (CGP), for which a classic die design, with walls to restrict motion in both directions, was chosen. Both processes were carried out at room temperature and with lubricant throughout the process. Two processing routes were established for each of the techniques, reaching different levels of deformation in each of them. To know the mechanical response of the material after being processed, Vickers hardness and tensile tests were carried out. In addition, drawing tests were carried out to know the resulting ability of the material to be shaped. The microstructural characterization was carried out by means of the Electron Backscattered Diffraction (EBSD) technique, to determine the ability to obtain ultrafine grain size, and the strain distribution and texture evolution. The study of mechanical properties revealed the increase in mechanical strength of the material by increasing the deformation, for both techniques. However, the elongation capacity of the material was severely reduced, causing a great loss of drawability in the final material. According to the microstructural results, the evolution of the grain size refinement was observed for each of the different routes and techniques. The grain size reduction depends directly on the increment of the fraction of low and high angle grain boundaries, which varied as the deformation progressed. The morphology, distribution, and grain size, as well as the stored deformation, modified the texture of the material, obtaining intense textures with distributions along the fibers with a shear and lamination texture orientation.

(Español) En esta tesis doctoral se estudió la capacidad de afinar el tamaño de grano de un acero de bajo carbono Calidad de Embutición Profunda (DDQ) mediante dos técnicas diferentes de Severa Deformación Plástica (SPD). Primeramente, la técnica de Corrugado y Enderezado Repetitivo (RCS) utilizando un herramental diseñado para el presente proyecto. Asimismo, se realizó un Análisis de Elemento Finito (FEA) para establecer rutas de procesamiento que garantizaran una distribución óptima de la deformación a lo largo de toda la lámina. La segunda técnica elegida fue Presión Calibrada Restringida (CGP), para la cual se optó por un diseño clásico con paredes que restringen el movimiento. Ambos procesos se llevaron a cabo a temperatura ambiente y con lubricante durante todo el proceso. Se establecieron dos rutas de procesamiento para cada una de las técnicas, alcanzando diferentes niveles de deformación en cada una de ellas. Para conocer la respuesta mecánica del material después de ser procesado, se determinó su dureza Vickers y se realizaron ensayos de tracción. Además, se realizaron ensayos de embutición, con la finalidad de conocer la capacidad resultante de ser conformado. La caracterización microestructural se llevó a cabo por medio de la técnica de Difracción de Electrones Retrodispersados (EBSD) para así conocer la capacidad de afinar el tamaño de grano, distribución de la deformación y la evolución de textura. El estudio de propiedades mecánicas reveló el aumento de resistencia del material al incrementar la deformación por ambas técnicas. Sin embargo, la capacidad de elongación del material se redujo severamente, ocasionando una gran pérdida de la capacidad de embutición en el material final. Según los resultados microestructurales se observó la evolución del afino del tamaño de grano para cada una de las diferentes rutas y técnicas. Dicha reducción de tamaño depende directamente del incremento de la fracción de límites de grano de bajo y alto ángulo, la cual variaba según avanzaba la deformación. La morfología, distribución y tamaño de grano, así coma también la deformación almacenada, modificaron la textura del material, obteniendo texturas intensas con distribuciones a lo largo de fibras de orientación con textura de corte y laminación.