Deformación en frío y recristalización: recuperación, recristalización y crecimiento de grano
Resumen
El texto explica qué es la deformación en frío y cómo afecta a propiedades como la dureza, la ductilidad o la conductividad eléctrica. Después describe el proceso de recristalización en sus tres etapas: recuperación, recristalización y crecimiento de grano, junto con los factores que determinan el tamaño final del grano.
Puntos clave
- La deformación en frío se realiza por debajo de la temperatura de recristalización y aumenta las dislocaciones de la red cristalina.
- La dureza y el límite elástico aumentan más que la resistencia a la tensión, sobre todo al inicio de la deformación.
- La ductilidad disminuye mucho en el primer 10 % de reducción y la conductividad eléctrica baja por la distorsión de la estructura.
- La recuperación ocurre a baja temperatura, reduce las tensiones internas y sube la conductividad eléctrica sin cambiar las propiedades mecánicas.
- La recristalización forma granos libres de deformación por nucleación y crecimiento, y recupera las propiedades originales del material.
- El tamaño de grano depende de la cantidad de deformación en frío, la temperatura de recocido, el tiempo a temperatura y las impurezas insolubles.
Deformación en Frío y Recristalización.-
La deformación en frío es la que se realiza a temperaturas por debajo de la temperatura de recristalización (TR ³ 0,4 ó 0,5 Tf) y produce, como toda deformación, un gran aumento de dislocaciones en su estructura cristalina. Como consecuencia la red atómica adquiere un importante nivel de distorsión, luego todas las propiedades dependientes de la estructura cristalina experimentan alteración, ellas son:
Resistencia a la tensión
Límite elástico
Dureza
Ductilidad
Conductividad eléctrica
La dureza y el límite elástico se incrementan en mayor grado que la resistencia a la tensión, principalmente en la primera etapa de la deformación (10 %). Este es un antecedente importante a considerar en las operaciones de alta deformación.
En relación a la ductilidad, ésta experimenta una gran disminución en el primer 10 % de reducción y después, la disminución, es menor. La distorsión de la estructura dificulta el flujo de electrones disminuyendo la conductividad eléctrica situación que es mayor en aleaciones que en metales puros.
En la deformación en frío la mayor parte de la energía utilizada para la deformación, se disipa como calor, una cantidad menor se almacena en la estructura como defectos creados durante el proceso.
El proceso de recristalización corresponde a la situación que se desarrolla a continuación de la deformación en frío, una vez que se somete al material a un tratamiento térmico de recocido. Este proceso se compone de tres etapas:
Recuperación, recristalización y crecimiento de grano.
Recuperación.-
Tiene lugar en la primera parte del recocido, más bien a baja temperatura, en ella se produce un alivio o reducción del nivel de esfuerzos internos producidos en la deformación en frío. La conductividad eléctrica sube notoriamente durante la recuperación, pero las propiedades mecánicas no experimentan cambio alguno.
Al suprimir la carga, después de algún grado de deformación, no se elimina toda la deformación elástica. Se supone que a consecuencia de las diferentes orientaciones de los cristales, al suprimir la carga, no todos los átomos recuperan sus posiciones. Sin embargo con un leve aumento de la temperatura esta situación se corrige y como consecuencia, al bajar las tensiones internas, se elimina la posibilidad de agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Recristalización.-
Esta etapa del proceso se realiza sólo si es necesario recobrar las propiedades iniciales, como por ejemplo para seguir deformando o bien porque el metal o aleación se bebe emplear con las propiedades iniciales, pues el cambio de propiedades es muy importante.
Durante la recristalización se forman por nucleación y crecimiento granos o cristales libres de deformación, alcanzando posteriormente a todo el material y por lo tanto recobrando las propiedades originales, es decir, las que el metal poseía antes de la deformación.
La temperatura a la que se inicia la recristalización es dependiente de la temperatura de fusión del metal o aleación y del grado de deformación en frío. Para que se produzca recristalización es necesaria una deformación en frío mínima de 2 a 8 %.
Crecimiento de grano.-
Como se menciónó anteriormente la recristalización se produce por nucleación y crecimiento, por tanto la predominancia de factores que afecten estos procesos producirán granos chicos o granos grandes. Los factores son la cantidad de deformación en frío, la temperatura de recocido, el tiempo a temperatura y el contenido de impurezas insolubles:
En el umbral de la cantidad de deformación en frío necesaria para recristalizar, nuclean pocos granos y el tamaño resultante es muy grande. Esta carácterística es usada en la fabricación de monocristales. A mayor deformación en frío, mayor será la nucleación y por lo tanto el tamaño de grano se reducirá.
- La temperatura es un factor de crecimiento de grano, entonces una temperatura apenas sobre la mínima de recristalización producirá granos más finos.
- El tiempo a temperatura también favorece el crecimiento de grano pues como este es un proceso que opera por difusión, mientras más tiempo transcurra más grande será el grano.
contribuye a afinar el grano al actuar como centros nucleantes y como barreras al crecimiento de grano.
La deformación en frío es la que se realiza a temperaturas por debajo de la temperatura de recristalización (TR ³ 0,4 ó 0,5 Tf) y produce, como toda deformación, un gran aumento de dislocaciones en su estructura cristalina. Como consecuencia la red atómica adquiere un importante nivel de distorsión, luego todas las propiedades dependientes de la estructura cristalina experimentan alteración, ellas son:
Resistencia a la tensión
Límite elástico
Dureza
Ductilidad
Conductividad eléctrica
La dureza y el límite elástico se incrementan en mayor grado que la resistencia a la tensión, principalmente en la primera etapa de la deformación (10 %). Este es un antecedente importante a considerar en las operaciones de alta deformación.
En relación a la ductilidad, ésta experimenta una gran disminución en el primer 10 % de reducción y después, la disminución, es menor. La distorsión de la estructura dificulta el flujo de electrones disminuyendo la conductividad eléctrica situación que es mayor en aleaciones que en metales puros.
En la deformación en frío la mayor parte de la energía utilizada para la deformación, se disipa como calor, una cantidad menor se almacena en la estructura como defectos creados durante el proceso.
El proceso de recristalización corresponde a la situación que se desarrolla a continuación de la deformación en frío, una vez que se somete al material a un tratamiento térmico de recocido. Este proceso se compone de tres etapas:
Recuperación, recristalización y crecimiento de grano.
Recuperación.-
Tiene lugar en la primera parte del recocido, más bien a baja temperatura, en ella se produce un alivio o reducción del nivel de esfuerzos internos producidos en la deformación en frío. La conductividad eléctrica sube notoriamente durante la recuperación, pero las propiedades mecánicas no experimentan cambio alguno.
Al suprimir la carga, después de algún grado de deformación, no se elimina toda la deformación elástica. Se supone que a consecuencia de las diferentes orientaciones de los cristales, al suprimir la carga, no todos los átomos recuperan sus posiciones. Sin embargo con un leve aumento de la temperatura esta situación se corrige y como consecuencia, al bajar las tensiones internas, se elimina la posibilidad de agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Recristalización.-
Esta etapa del proceso se realiza sólo si es necesario recobrar las propiedades iniciales, como por ejemplo para seguir deformando o bien porque el metal o aleación se bebe emplear con las propiedades iniciales, pues el cambio de propiedades es muy importante.
Durante la recristalización se forman por nucleación y crecimiento granos o cristales libres de deformación, alcanzando posteriormente a todo el material y por lo tanto recobrando las propiedades originales, es decir, las que el metal poseía antes de la deformación.
La temperatura a la que se inicia la recristalización es dependiente de la temperatura de fusión del metal o aleación y del grado de deformación en frío. Para que se produzca recristalización es necesaria una deformación en frío mínima de 2 a 8 %.
Crecimiento de grano.-
Como se menciónó anteriormente la recristalización se produce por nucleación y crecimiento, por tanto la predominancia de factores que afecten estos procesos producirán granos chicos o granos grandes. Los factores son la cantidad de deformación en frío, la temperatura de recocido, el tiempo a temperatura y el contenido de impurezas insolubles:
En el umbral de la cantidad de deformación en frío necesaria para recristalizar, nuclean pocos granos y el tamaño resultante es muy grande. Esta carácterística es usada en la fabricación de monocristales. A mayor deformación en frío, mayor será la nucleación y por lo tanto el tamaño de grano se reducirá.
- La temperatura es un factor de crecimiento de grano, entonces una temperatura apenas sobre la mínima de recristalización producirá granos más finos.
- El tiempo a temperatura también favorece el crecimiento de grano pues como este es un proceso que opera por difusión, mientras más tiempo transcurra más grande será el grano.
contribuye a afinar el grano al actuar como centros nucleantes y como barreras al crecimiento de grano.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué es la temperatura de recristalización?
Es la temperatura por debajo de la cual una deformación se considera en frío. El texto indica que TR ≥ 0,4 o 0,5 Tf, donde Tf es la temperatura de fusión del material.
¿Qué ocurre en la recuperación?
Se alivian o reducen los esfuerzos internos producidos por la deformación en frío. La conductividad eléctrica aumenta notoriamente, pero las propiedades mecánicas no cambian.
¿Qué factores determinan el tamaño de grano en la recristalización?
Influyen la cantidad de deformación en frío, la temperatura de recocido, el tiempo a temperatura y el contenido de impurezas insolubles. Una mayor deformación produce granos más pequeños.
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