Partição de deformação em aços dual-phase

dc.creatorPedro Henrique Silva
dc.date.accessioned2023-03-17T20:02:02Z
dc.date.accessioned2025-09-08T22:50:09Z
dc.date.available2023-03-17T20:02:02Z
dc.date.issued2022-09-29
dc.description.abstractThe 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.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/51016
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia metalúrgica
dc.subjectMetalurgia física
dc.subjectAço de alta resistência
dc.subjectMétodo dos elementos finitos
dc.subject.otherDual-phase steels
dc.subject.otherPlane strain compression
dc.subject.otherFinite element analysis
dc.subject.otherRepresentative volume element (RVE)
dc.subject.otherStrain partitioning
dc.titlePartição de deformação em aços dual-phase
dc.title.alternativeStrain partitioning in dual-phase steels
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Pedro Henrique Rodrigues Pereira
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4025356034594990
local.contributor.referee1Geraldo Lúcio de Faria
local.contributor.referee1Paulo José Modenesi
local.contributor.referee1Dagoberto Brandão Santos
local.contributor.referee1Paulo Roberto Cetlin
local.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/0558630734905429
local.description.resumoO 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.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas

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