Experimental and Computational analysis of springback in dual phase steels: Análisis experimental y computacional de la recuperación elástica en aceros bifásicos

In this work the comfortability of dual-phase automotive steel DP600 is studied through uniaxial tensile tests and V-die bending tests in different directions relative to the rolling direction. A microstructural analysis was also carried out in each characteristic region of the deformation zone, evidencing the changes in the morphology of the microstructure grains. Additionally, the plastic anisotropy of the material was studied by implementing the constitutive anisotropy models known as Hill-48 and Barlat-89. The results showed an increase in elastic recovery at 45 ° and 90 ° from the rolling direction. This variation can be attributed to the morphology of the martensite that created preferential location zones within the material during the rolling process. The two models Hill-48 and Barlat-89 correctly describe the yield surface and the plastic anisotropy obtained in the experimental tests carried out. The simulation using the finite element method and the Hill-48 model gave satisfactory results in the prediction of the elastic recovery as compared to the experimental results obtained with the V-die bending test.En este trabajo se estudia la confortabilidad del acero automotriz de fase dual DP600 mediante ensayos de tracción uniaxial y ensayos de doblado en V en diferentes direcciones relativas a la dirección de laminación. También se realizó un análisis microestructural en cada región característica de la zona de deformación, evidenciando los cambios en la morfología de los granos de la microestructura. Adicionalmente, se estudió la anisotropía plástica del material implementando los modelos constitutivos de anisotropía conocidos como Hill-48 y Barlat-89. Los resultados mostraron un aumento de la recuperación elástica a 45 ° y 90 ° de la dirección de laminado. Esta variación se puede atribuir a la morfología de la martensita que creó zonas preferenciales de ubicación dentro del material durante el proceso de la laminación. Los dos modelos Hill-48 y Barlat-89 describen de manera correcta la superficie de fluencia y la anisotropía plástica obtenida en los ensayos experimentales realizados. La simulación mediante el método de elementos finitos y el modelo Hill-48 arroja resultados satisfactorios en la predicción de la recuperación elástica ajustándose a los resultados experimentales obtenidos con la prueba de doblado en V

Experimental and Computational analysis of springback in dual phase steels: Análisis experimental y computacional de la recuperación elástica en aceros bifásicos

In this work the comfortability of dual-phase automotive steel DP600 is studied through uniaxial tensile tests and V-die bending tests in different directions relative to the rolling direction. A microstructural analysis was also carried out in each characteristic region of the deformation zone, evidencing the changes in the morphology of the microstructure grains. Additionally, the plastic anisotropy of the material was studied by implementing the constitutive anisotropy models known as Hill-48 and Barlat-89. The results showed an increase in elastic recovery at 45 ° and 90 ° from the rolling direction. This variation can be attributed to the morphology of the martensite that created preferential location zones within the material during the rolling process. The two models Hill-48 and Barlat-89 correctly describe the yield surface and the plastic anisotropy obtained in the experimental tests carried out. The simulation using the finite element method and the Hill-48 model gave satisfactory results in the prediction of the elastic recovery as compared to the experimental results obtained with the V-die bending test.En este trabajo se estudia la confortabilidad del acero automotriz de fase dual DP600 mediante ensayos de tracción uniaxial y ensayos de doblado en V en diferentes direcciones relativas a la dirección de laminación. También se realizó un análisis microestructural en cada región característica de la zona de deformación, evidenciando los cambios en la morfología de los granos de la microestructura. Adicionalmente, se estudió la anisotropía plástica del material implementando los modelos constitutivos de anisotropía conocidos como Hill-48 y Barlat-89. Los resultados mostraron un aumento de la recuperación elástica a 45 ° y 90 ° de la dirección de laminado. Esta variación se puede atribuir a la morfología de la martensita que creó zonas preferenciales de ubicación dentro del material durante el proceso de la laminación. Los dos modelos Hill-48 y Barlat-89 describen de manera correcta la superficie de fluencia y la anisotropía plástica obtenida en los ensayos experimentales realizados. La simulación mediante el método de elementos finitos y el modelo Hill-48 arroja resultados satisfactorios en la predicción de la recuperación elástica ajustándose a los resultados experimentales obtenidos con la prueba de doblado en V

Influence of boron content on the fracture toughness and fatigue crack propagation kinetics of bainitic steels

The relatively good combination of high strength and ductility makes bainitic steels a candidate to replace many other steels in industrial applications. However, in service, ductility and strength are not up to standard requirements. In many industrial components, toughness and fatigue performance are also very relevant. In the present study, bainitic steels with varying content of boron were fabricated, with the aim of analyzing the fracture toughness and changes in the fatigue life. The results show that a relatively small change in the boron content can cause a notable variation in the fracture toughness of bainitic steels. The maximum value obtained in fracture toughness was for the steel with the highest boron content. It was observed that the amount of interlath martensite constituents decreases in steels with the addition of boron, leading to the promotion of the presence of void coalescence and a remarkable rise in the toughness of bainitic steels. An increase on the fatigue life of the bainitic steels with an increase in the boron content was also observed, through analysis by means of Paris’ law. A comprehensive micrographic study was carried out in order to examine the mechanics of fatigue crack growth in the bainitic steels, revealing small longitudinal cracks in bainitic steels that lack boron. These cracks tend to disappear in bainitic steels that contain boron. To elucidate this behavior, micrographs of the surfaces generated by the crack growth process were taken, showing that several nano-cracks appeared between the bainite laths. It is finally argued that this high-energy consumption process of nano-crack nucleation and growth is the reason for the improved toughness and fatigue life observed in bainitic steels.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Efecto de los parámetros de la soldadura a tope por destello sobre las propiedades mecánicas de rines metálicos

The effects of process variables on weld quality are being studied for the Flash Butt Welding of SPFH 590 steel. The resulting welded metal and heat affected zones were characterized by tensile testing, bending testing, Rockwell hardness testing and microstructural analyzed by optical microscopy, and scanning electron microscopy. The results indicated a transformation of the metal joint from ferrite laminar to acicular ferrite. During the welding process, the long-shaped grains grew and became rounded-shaped, and through the cooling process, some side plate Widmanstatten ferrite structure is formed. The significance of process factor levels on microstructure, weld zone strength, and fracture characteristics were analyzed. The welding process parameters, 5V (voltage), 2.3 mm (upset), and 2 s (flashing time), displayed the best properties combination (strength and ductility) of all the test performed.Se estudian los efectos de las variables de proceso sobre la calidad de la soldadura a tope con destello en el acero SPFH 590. Las zonas metálicas soldadas y las zonas afectadas por el calor resultantes se analizaron mecánicamente utilizando pruebas de tracción, pruebas de flexión, pruebas de dureza Rockwell, y estructuralmente con microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido. Los resultados indicaron unatransformación de la junta metálica de ferrita laminar a la ferrita acicular. Durante el proceso de soldadura, los granos de forma alargada se tornaron a forma redondeada, y a través del proceso de enfriamiento, se formó una estructura de ferrita Widmanstatten. Se analizó la importancia de los niveles de los factores del proceso en la microestructura, la resistencia de la zona de soldadura y las características de la fractura. Los parámetros del proceso de soldadura, 5V (voltaje), 2.3 mm (upset) y 2 s (tiempo de destello), muestran la mejor combinación de propiedades (resistencia y ductilidad) para todas las pruebas realizadas

Efecto de los parámetros de la soldadura a tope por destello sobre las propiedades mecánicas de rines metálicos

The effects of process variables on weld quality are being studied for the Flash Butt Welding of SPFH 590 steel. The resulting welded metal and heat affected zones were characterized by tensile testing, bending testing, Rockwell hardness testing and microstructural analyzed by optical microscopy, and scanning electron microscopy. The results indicated a transformation of the metal joint from ferrite laminar to acicular ferrite. During the welding process, the long-shaped grains grew and became rounded-shaped, and through the cooling process, some side plate Widmanstatten ferrite structure is formed. The significance of process factor levels on microstructure, weld zone strength, and fracture characteristics were analyzed. The welding process parameters, 5V (voltage), 2.3 mm (upset), and 2 s (flashing time), displayed the best properties combination (strength and ductility) of all the test performed.Se estudian los efectos de las variables de proceso sobre la calidad de la soldadura a tope con destello en el acero SPFH 590. Las zonas metálicas soldadas y las zonas afectadas por el calor resultantes se analizaron mecánicamente utilizando pruebas de tracción, pruebas de flexión, pruebas de dureza Rockwell, y estructuralmente con microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido. Los resultados indicaron unatransformación de la junta metálica de ferrita laminar a la ferrita acicular. Durante el proceso de soldadura, los granos de forma alargada se tornaron a forma redondeada, y a través del proceso de enfriamiento, se formó una estructura de ferrita Widmanstatten. Se analizó la importancia de los niveles de los factores del proceso en la microestructura, la resistencia de la zona de soldadura y las características de la fractura. Los parámetros del proceso de soldadura, 5V (voltaje), 2.3 mm (upset) y 2 s (tiempo de destello), muestran la mejor combinación de propiedades (resistencia y ductilidad) para todas las pruebas realizadas

Efecto de los parámetros de la soldadura a tope por destello sobre las propiedades mecánicas de rines metálicos

The effects of process variables on weld quality are being studied for the Flash Butt Welding of SPFH 590 steel. The resulting welded metal and heat affected zones were characterized by tensile testing, bending testing, Rockwell hardness testing and microstructural analyzed by optical microscopy, and scanning electron microscopy. The results indicated a transformation of the metal joint from ferrite laminar to acicular ferrite. During the welding process, the long-shaped grains grew and became rounded-shaped, and through the cooling process, some side plate Widmanstatten ferrite structure is formed. The significance of process factor levels on microstructure, weld zone strength, and fracture characteristics were analyzed. The welding process parameters, 5V (voltage), 2.3 mm (upset), and 2 s (flashing time), displayed the best properties combination (strength and ductility) of all the test performed.Se estudian los efectos de las variables de proceso sobre la calidad de la soldadura a tope con destello en el acero SPFH 590. Las zonas metálicas soldadas y las zonas afectadas por el calor resultantes se analizaron mecánicamente utilizando pruebas de tracción, pruebas de flexión, pruebas de dureza Rockwell, y estructuralmente con microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido. Los resultados indicaron unatransformación de la junta metálica de ferrita laminar a la ferrita acicular. Durante el proceso de soldadura, los granos de forma alargada se tornaron a forma redondeada, y a través del proceso de enfriamiento, se formó una estructura de ferrita Widmanstatten. Se analizó la importancia de los niveles de los factores del proceso en la microestructura, la resistencia de la zona de soldadura y las características de la fractura. Los parámetros del proceso de soldadura, 5V (voltaje), 2.3 mm (upset) y 2 s (tiempo de destello), muestran la mejor combinación de propiedades (resistencia y ductilidad) para todas las pruebas realizadas

Charpy impact toughness and transition temperature in ferrite–perlite steel

Charpy V-notch impact tests on 10 mm thick, Dual-Phase ferrite-perlite steel were evaluated at temperatures ranging from 90 ºC to -60 ºC. Fracture surfaces were analysed by optical microscope (OM). Due to the high dispersion, showed in the results, numerous tests under the same conditions and the use of statistical methods are needed to obtain a reliable value. The transition temperature calculated (45 ºC) and Charpy impact toughness was analysed in function of microstructure and carbon equivalent

Procesos de severa deformación plástica para obtener materiales de grano nanométricos y ultrafinos

El objetivo del articulo es dar una visión global de uno de los más activos campos de investigación en el procesa- miento mecánico de materiales metálicos como es la obtención de materiales con grano nanométrico y ultrafino a través de la severa deformación plástica SDP. Se realiza una descripción de las más importantes técnicas pertenecientes a SDP, como lo son: la molienda mecánica, presión en canal angular constante, torsión a alta presión, unión por laminación acumulada, extrusión-compresión refiriéndose a los principios fundamentales, ventajas y limitaciones de cada una de ellas. Se incluyen resultados experimentales obtenidos por los presentes autores en la preparación de hierro y cobre. Adicionalmente, se presenta el gran potencial que tienen estos materiales en diferentes campos de aplicación, especialmente en la industria aeroespacial. Finalmente, se hace referencia a tendencias actuales de investigación comprendiendo dos áreas fundamentales, el estudio del comportamiento microestructural y mecánico, y el desarrollo de métodos de procesamiento escalables a nivel industrial.The aim of this paper is to provide a general overview of nanocrystalline and ultra-fine grain material production using severe plastic deformation (SPD), this being one of the most active research fields in the mechanical processing of materials. The paper gives an explanation of the more important SPD techniques (mechanical milling, equal channel angular pressing, high pressure torsion, extrusion-compression and accumulated roll-bond) as regards fundamental principles, advantages and limitations. Some experimental results for iron and copper obtained by this paper’s authors are attached. These materials’ great potential is shown in several fields of use, especially in the aerospace industry. Current research prospects are also referred to in terms of structural and mechanical behaviour and the development of large-scale industrial processing