Effect of a thermal annealing on the mechanical behaviour of green pm compacts

Cold die compaction can produce different effects on the dimensional and mechanical behaviour of green PM compacts. They can be due to different causes, such as residual stresses, microcracks and others. Residual stresses should be relieved by means of applying thermal annealing treatments. In this work, the authors present the results obtained from uniaxial compression tests applied on green specimens of an atomised iron based powder, compacted to different densities and having undergone thermal annealings at several temperatures, always below the sintering one. The stress-strain compression curves obtained are compared with those corresponding to as compacted samples. The results seem indicate the existence of residual stresses that could act at different levels: microscopically, in the contact among particles, and macroscopically, in the overall specimen resistance.Postprint (published version

Critical strain for dynamic recrystallisation. The particular case of steel

The knowledge of the flow behavior of metallic alloys subjected to hot forming operations has particular interest for metallurgists in the practice of industrial forming processes involving high temperatures (e.g., rolling, forging, and/or extrusion operations). Dynamic recrystallisation (DRX) occurs during high temperature forming over a wide range of metals and alloys, and it is known to be a powerful tool that can be used to control the microstructure and mechanical properties. Therefore, it is important to know, particularly in low stacking fault energy materials, the precise time at which DRX is available to act. Under a constant strain rate condition, and for a given temperature, such a time is defined as a critical strain (ec). Unfortunately, this critical value is not always directly measurable on the flow curve; as a result, different methods have been developed to derive it. Focused on carbon and microalloyed steels subjected to laboratory-scale testing, in the present work, the state of art on the critical strain for the initiation of DRX is reviewed and summarized. A review of the different methods and expressions for assessing the critical strain is also included. The collected data are well suited to feeding constitutive models and computational codes.Peer ReviewedPostprint (published version

Study of the nanometric grain size distribution in iron compacts obtained by mechanical milling

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Elastic behaviour under compressive stresses states of sintered metallic parts

The mechanical response in service of a component is mainly determined by its elastic behaviour. Traditionally, metallic materials have been characterized by means of tensile tests, even in the case of sintered ones. In this condition, the elasticity of sintered parts has been always supposed to be linear, with a Young modulus dependent on the density. However, no attention has received the elastic behaviour under compressive stresses. In this work, the authors present the results obtained from cyclic uniaxial compression tests applied on sintered metallic samples with different densities. The elastic behaviour under compression is no longer linear and different mechanisms occur during the deformation process. Assuming a power law relating compressive stress and strain, an elastic modulus dependent on the density and the loading path has been obtained.Postprint (published version

Estudio comparativo del conformado en caliente de un acero microaleado usando criterios termodinámicos continuos y criterios fenomenológicos

En las últimas décadas, los mapas de procesado han sido ampliamente utilizados para diseñar, controlar y optimizar los procesos de conformado en caliente. En el presente trabajo, se presenta un estudio comparativo entre mapas de procesado elaborados usando criterios termodinámicos continuos y criterios fenomenológicos. Por ello, se llevaron a cabo ensayos de compresión en caliente en el rango de temperaturas 900 - 1150 °C y de velocidades de deformación =10-4 - 10 s-1. El comportamiento en caliente del acero estudiado ha sido estudiado analizando las curvas de fluencia y la interacción entre el comportamiento microestructural y los parámetros de control del proceso de deformación. El estudio comparativo de los mapas de procesado muestra la diferencia entre las posiciones de los distintos dominios de deformación plástica, según el criterio de inestabilidad usado. Además, el análisis de dichos mapas indica que el acero estudiado no sufre ningún tipo de inestabilidad plástica. Sin embargo, los mapas correspondientes a la deformación¿¿ = 0,6 revelan la existencia de un dominio de recristalización dinámica, considerado como el dominio más eficiente dentro de la región segura de procesado. Este dominio está centrado a 1150 ºC y 10 s-1.Postprint (published version

Estudio experimental del llenado de moldes pulvimetalúrgicos

En el proceso de conformado pulvimetalúrgico, la consolidación del polvo se inicia con el llenado del molde en el que se fabricará la preforma porosa, el cuál está caracterizado por la distribución de densidades del polvo dentro del molde y depende tanto de las propiedades del mismo como del método de llenado utilizado. A continuación, presentamos los primeros resultados obtenidos mediante un montaje experimental que reproduce el llenado de moldes y que, empleando un sistema de video, permite analizar el flujo de las partículas durante el llenado. El objetivo es determinar el efecto del tamaño, naturaleza y morfología del polvo, así como el de la velocidad del cargador y la geometría del molde en la distribución de la densidad aparente en moldes industriales de geometría compleja. Die filling is the first step in the process of powder compaction. The density distribution depends of the powder characteristics and method of filling. In this work we present the first results obtained with different experimental methods of the filling. Results have been analyzed using a video system which permits the observation of the powder flow. The aim of the work is to determinate the effects of size, morphology and nature of the powder, as well as shoe speed, and die geometry on the apparent density distribution in industrial dies of complex geometry.Peer ReviewedPostprint (published version

Modelización y simulación de la etapa de compactación en PM

La industria pulvimetalúrgica está interesada en extender las aplicaciones y mejorar la calidad de sus productos. Para ello, necesita un conocimiento detallado de sus procesos que permita su control. La representación del comportamiento mecánico de estos materiales se ha realizado utilizando diversos tipos de modelos; en la actualidad, la mayoría de los grupos de trabajo considera a los polvos metálicos como materiales granulares. Los modelos de plasticidad definidos para los materiales geológicos se están aplicando a los agregados metálicos. Sin embargo, ninguno de los modelos conocidos puede representar adecuadamente su comportamiento mecánico, especialmente en estados de fallo.Powder metallurgical industry is very interested in spreading its applications and improve the quality of the PM products. Therefore, a detailed knowledge of their processes, in order to control them, is necessary. Many different types of models have been used to represent the mechanical behaviour of these materials; however, nowadays, most of the groups working in this field admit that metallic powders and green compacts have to be considered as granular materials. Plasticity models specially defined for geological materials are being applied on metallic aggregates. Nevertheless, none of the known ones can represent adequately their mechanical behaviour, specially in states of failure.Postprint (published version

Simulación elastoplástica de los contactos entre partículas en materiales granulares

Los mecanismos que rigen la densificación de los materiales granulares durante su compactación son fuertemente dependientes de los estados de tensión y deformación en las zonas de contacto entre partículas. Un modelo micromecánico puede, por lo tanto, ser muy útil en el análisis de los fenómenos involucrados en el proceso de compactación. En el presente trabajo se presentan los resultados de simulaciones numéricas que muestran las distribuciones de tensión y deformación en modelos que contienen dos y cuatro partículas en contacto. Se analizan la evolución de la deformación en las áreas de contacto, las tensiones residuales tras la retirada de la carga compresiva y sus consecuencias en el comportamiento mecánico macroscópico de los compactos.Postprint (published version

Aplicación de los mapas de procesado en la optimización de los parámetros de un proceso de conformado en caliente. I parte. Revisión teórica

Los procesos de conformado en caliente de materiales constituyen un paso muy importante en la fabricación de los componentes mecánicos. Durante siglos estos procesos fueron utilizados para dar a los metales la forma deseada. Hoy en día, sin embargo, la deformación en caliente no sólo proporciona la geometría deseada sino las características mecánicas y microestructurales necesarias mediante un adecuado diseño del proceso de termoconformado. En el presente trabajo se presentan, a modo de revisión, las características generales del llamadoThe hot working processes constitute an important step in the manufacture of components for engineering applications. In the past, the mechanical processing have been used to impart a shape to the engineering materials. More recently, however, the hot working processes are used not only to achieve the required shape but also to impart desirable mechanical and microstructural characteristics by an adequate design of the thermomechanical process. The aim of the present paper is to summarize the general characteristics of the Dynamic Materials Model. In this model, the workpiece material under hot working conditions is considered to be a dissipator of power. Also, the extreme principies of irreversible thermodynamics applied to large plástic flow are decribed to develop a continuum criterion capable to predict the metallurgical instabilities in a hot worked material.Peer ReviewedPostprint (published version

Aproximación al control de la microestructura de dos aceros microaleados con contenido medio de carbono en condiciones de conformado en caliente

El objetivo principal de este trabajo es estudiar el comportamiento a fluencia de dos aceros microaleados de contenido medio de carbono, en condiciones de conformado en caliente analizando su evolución microstructural a través de la dependencia del tamaño de grano recristalizado (Drec) con el parámetro de Zener-Hollomon, Z. Se observó que esta dependencia muestra un comportamiento bimodal asociado a la transición entre la recristalización dinámica cíclica y de pico simple. También, se ha observado que la variación del Drec normalizado por el vector de Burgers (b) con la tensión de estado estable sss a su vez normalizada por el modulo de cizalladura (m) exhibe el mismo comportamiento bimodal arriba mencionado. Debido a la complejidad de los dos aceros estudiados, el tamaño de grano recristalizado no se ajusta a la ecuación universal de Derby. Para explicar este comportamiento cabe pensar en el efecto de los precipitados y de la microestructura inicial sobre el tamaño de grano recristalizado. The main aim of the present investigation was to study the flow behaviour of two medium carbon microalloyed steels under hot forming conditions, and to analyse their microstructural evolution. The dependence of recrystallized grain size (Drec) on the Zener-Hollomon parameter Z shows a bimodal behaviour with transition from single to cyclic dynamic recrystallization. We also observed that the variation of Drec normalized by the Burgers vector (b) with the steady state stress sss normalized by shear modulus (m) shows the same bimodal behaviour cited above. The Derby’s universal equation reported in the literature for recrystallized grain sizes was not followed; it seems that the presence of fine precipitated particles has a clear effect on this disagreementPeer ReviewedPostprint (published version