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http://hdl.handle.net/1843/51016
Type: | Dissertação |
Title: | Partição de deformação em aços dual-phase |
Other Titles: | Strain partitioning in dual-phase steels |
Authors: | Pedro Henrique Silva |
First Advisor: | Pedro Henrique Rodrigues Pereira |
First Referee: | Geraldo Lúcio de Faria |
Second Referee: | Paulo José Modenesi |
Third Referee: | Dagoberto Brandão Santos |
metadata.dc.contributor.referee4: | Paulo Roberto Cetlin |
Abstract: | O desenvolvimento de ligas avançadas demanda frequentemente a combinação de alta resistência mecânica, para performance, e boa ductilidade para suportar o processamento nas etapas subsequentes à fabricação do material até a geometria final. Importantes avanços têm sido obtidos ao longo das últimas décadas através da combinação de fases com propriedades diferentes como os aços dual-phase, compostos fundamentalmente pelas fases ferrita e martensita. A heterogeneidade microestrutural impõe a partição da tensão e da deformação quando o material é submetido a algum carregamento. Nisto se encontram ambos o trunfo e a maior vulnerabilidade dessa combinação: a excelente capacidade de encruamento do material e a ocorrência de falhas prematuras em certas condições de carregamento, como evidenciado na literatura através de ensaios de expansão de furo e operações de estampagem de flanges. Tendo em vista questões relativas ao comportamento de ligas multifásicas e a relação entre os fenômenos associados à deformação em diferentes níveis estruturais, propôs-se avaliar a evolução da deformação de um aço dual-phase sob compressão em estado plano de deformação. A metodologia adotada é de caráter integrado, combinando técnicas experimentais (MEV, microdureza, ultramicrodureza, EBSD) e simulação por elementos finitos de um campo microestrutural. A análise foi conduzida de modo a elucidar os fenômenos em diferentes escalas sob a perspectiva da natureza fractal da deformação em corpos de prova submetidos a determinados níveis de deformação equivalente (0,08, 0,15, 0,50, 1,05 e 1,65). Evidenciou-se a formação de bandas de deformação no interior dos grãos, arranjo celular de discordâncias e bandas de cisalhamento em nível micro e macroestrutural. Avaliou-se a abordagem numérica da compressão de uma região da microestrutura situando-a em uma escala de análise apropriada e estabelecendo a interligação com os experimentos. Como consequência do caminho de deformação escolhido, evidenciou-se indicações da ocorrência de refino de grão, via EBSD, por deformação severa localizada da estrutura bifásica, indicada pelo modelo numérico de elementos finitos. Esses resultados elucidam questões importantes sobre a metodologia de estudo da partição de deformação e o comportamento mecânico de aços dual-phase sob alta deformação após um caminho de deformação monotônico e não cíclico. |
Abstract: | The tailoring of new alloys often requires improvement in strength, for performance, and ductility to support mechanical processing until the final shape is achieved. Important advances have been obtained in the last decades by designing alloys which combine phases with distinct properties, such as the dual-phase steels, fundamentally composed of ferrite and martensite. The microstructural heterogeneity imposes stress and strain partitioning when the material is submitted to loading. This results in both the greatest accomplishment and detriment of these alloys: the excellent strain hardening capability and the premature failure at certain loading conditions, as evidenced in the literature by means of hole-expansion testing and stretch-flange forming operations. Considering the mechanical behavior of multiphase alloys and the interlacing of strain related phenomena in different scales, we investigate the strain progression of a DP steel under plane strain compression. The method employed in this study is based on a coupled approach, combining experimental (SEM, microhardness, ultramicrohardness, and EBSD) and finite element method simulation of a representative microstructural field of view. The analysis was conducted in a way that elucidates strain related phenomena in different scales under a fractal perspective of specimens submitted to certain levels of equivalent strain (0.08, 0.15, 0.50, 1.05, 1.65). Strain bands and a cellular dislocation arrangement were observed within the grains. Crossing several grains, shear bands were noted in a micro-scale, and larger shear bands of a different origin were observed in a larger scale of analysis. With this empirical background, the numerical approach of a microstructural field of view was discussed and situated in terms of scale. Plane strain compression allowed considerably higher strain levels to be obtained than uniaxial tension. There were indications of local grain refinement by EBSD within shear bands due to local severe plastic deformation, which is suggested by the finite element numerical model. These results elucidate questions regarding the 2D-RVE finite element approach and the mechanical behavior of dual-phase steels under large strain after a monotonic non-cyclic loading path. |
Subject: | Engenharia metalúrgica Metalurgia física Aço de alta resistência Método dos elementos finitos |
language: | eng |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/51016 |
Issue Date: | 29-Sep-2022 |
Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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