Verificación del diagrama esfuerzo-deformación de un acero AISI 1020 templado a temperaturas intercríticas usando la técnica RVE por elementos finitos.

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Resumen

Currently, dual phase (DP) steels have been a determining factor at the industrial level, specifically in the manufacture of vehicle bodywork. According to the programme of vehicle steels for the future FSV it is expected that more than 30% of the production of bodywork for electric and hybrid vehicles will be made from DP steels. These steels are produced by thermomechanical processing and are composed of a soft ferrite matrix with a hard martensite phase. The mechanical properties of these materials depend on the properties of each phase (creep, hardness, etc.) and the volumetric fractions of these, within the microstructure. Due to their wide use, it is important to know more about the usefulness of these steels through modelling by finite elements. In this study a stress test according to the ASTM E-8 rule was carried out , inter-critical temperatures were calculated based on the chemical composition of the material; they were subsequently treated from temperatures of 750°C, 780°C and 810°C. From a metallographic study, the percentages of the phases in the specimens were obtained , the samples were subsequently characterized by microhardness testing, MOC and SEM. With the information collected, an analysis of the data was made, and based on a model of bilinear plasticity, a control volume (RVE) was constructed, it represented the microstructure of the material, using Solid Works the RVE was parameterized and modeled, by defining the volumetric distribution of the martensite in a matrix (ferrite), then it is simulated the mechanical behaviour of the RVE in ANSYS Workbench. The results obtained of stresses and deformations were compared with the data obtained experimentally, achieving approximations of up to 94% in the ultimate value of the stress.

Descripción

Actualmente los aceros doble fase Dual phase (DP) han sido determinantes a nivel industrial, específicamente en la fabricación de carrocerías para vehículos. De acuerdo con el programa de aceros vehiculares para el futuro FSV se espera que más del 30% de la producción de las carrocerías para vehículos eléctricos e híbridos sea fabricada con aceros DP. Estos aceros son producidos por el procesamiento termomecánico y están compuestos por una matriz blanda de ferrita, con una fase dura de martensita. Las propiedades mecánicas de estos materiales dependen de las propiedades de cada fase (Fluencia, dureza, etc.) y de las fracciones volumétricas de estas dentro de la microestructura, debido a su amplio uso se hace relevante conocer más a fondo la utilidad de estos aceros a través del modelamiento por elementos finitos. En este estudio se realizó el ensayo de tensión según la norma ASTM E-8, se calcularon las temperaturas intercríticas basados en la composición química del material; posteriormente se templaron desde temperaturas de 750°C, 780°C y a 810°C. A partir de un estudio metalográfico se obtuvieron los porcentajes de las fases en las probetas tratadas, posteriormente fueron caracterizadas mediante ensayos de microdureza, MOC y SEM. Con la información recolectada se hizo un análisis de datos, y a partir de un modelo de plasticidad bilineal, se construyó un volumen de control (RVE) que representó la microestructura del material, usando Solid Works se parametrizó y modeló el RVE, definiendo la distribución volumétrica de la martensita en una matriz (ferrita), luego se simuló el comportamiento mecánico del RVE en ANSYS Workbench. Los resultados obtenidos de esfuerzos y deformaciones se compararon con los datos obtenidos experimentalmente, logrando aproximaciones de hasta el 94% en el valor último a la tensión.

Palabras clave

Aceros doble fase, Procesamiento termomecánico, Microestructura, Plasticidad bilineal, Ferrita, Martensita

Materias

Tecnología Mecánica - Tesis y disertaciones académicas , Acero - Pruebas , Templado del acero , Tratamiento térmico del acero

Citación