Influencia de los procesos de forja en la microestructura

En este artículo se realiza un análisis de la influencia de los procesos de forja en la microestructura del material, concretamente del aluminuro de titanio Ti48Al2Cr2Nb.

El aluminuro de titanio Ti48Al2Cr2Nb ha sido sometido a una forja por compresión en frío y posterior recocido, con el fin de relajar el material y conseguir la recristalización del mismo.

También se realiza la forma sobre piezas previamente mecanizadas, con el objetivo de evaluar como la deformación plástica introducido por el mecanizado agota plásticamente la superficie, llegando al agrietamiento.

La microestructura del material de partida es la siguiente.

Microestructura Ti48Al2Cr2Nb
Microestructura Ti48Al2Cr2Nb
Detalle de la microestructura anterior

Mediante un proceso de forja se ha deformado el aluminuro de titanio por compresión hasta \varepsilon_t=0.257, obteniendo la microestructura siguiente.

Ti48Al2Cr2Nb deformada por compresión hasta \varepsilon_t=0.257. El material presenta abundantes líneas de deslizacmiento como proceso principal de deformación.

Detalle de la microestructura anterior.

 

Seguidamente, se han realizado un tratamiento de recocido a 900ºC, durante 2 horas, con el objetivo de evaluar la recristalización del material.

Ti48Al2Cr2Nb deformada por compresión hasta \varepsilon_t=0.257 y recocida 2h a 900ºC. El material presenta una recristalización parcial conservando aun granos con deformación.
Detalle de la microestructura anterior.

En el siguiente ejemplo se observa la microestructura de la superficie de una pieza mecanizada, y posteriormente forjada. Se observan grietas por agotamiento plástico de la superficie, debido a la deformación anteriormente inducida por el mecanizado.

Ti48Al2Cr2Nb mecanizada y sometida a forja en frío hasta \varepsilon_t=0.219. Se puede apreciar agrietamiento en la superficie por agotamiento de la capacidad plástica.

Obsérvese a continuación la diferencia en la superficie si la muestra es sometida a un tratamiento de recocido previo al mecanizado, y otro tratamiento posterior.

Ti48Al2Cr2Nb mecanizada, recocida 2h a 900ºC y conformada por forja en frío hasta \varepsilon_t=0.219. Se puede apreciar la recristalización de la zona del borde y la posterior deformación de toda la pieza. En este caso no aparece grietas en la superficie al recuperarse con el recocido la tenacidad perdida por el mecanizado.
Ti48Al2Cr2Nb mecanizada, recocida 2h a 900ºC, conformada por forja en frío hasta \varepsilon_t=0.219 y segundo recocido de 2h a 900ºC. Se puede apreciar la recristalización parcial de a pieza.

En consecuencia, para este material es necesario un recocido de 2h a 900ºC o superior para recristalizar la zona deformada. No obstante, temperaturas tan altas pueden producir deterioro superficial de las piezas por reacción con el aire, por lo que se hace imprescindible realizar el recocido en atmósfera de gas noble o vacío.

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