Forja de carbono y aleaciones Aceros

Traducción Handbook volumen 15 “Forming and Forging”, página 470

Forja de carbono y aleaciones Aceros

Introducción

Carbono y aceros aleados son con mucho los materiales forjados más comunes, y se forjan fácilmente en una amplia variedad de formas utilizando caliente, calentamiento, o procesos y equipos estándar (ver las secciones frío forja "Forjando Procesos "y" Equipamiento de forja y muere "en este volumen). A pesar de la gran cantidad de composiciones disponibles, todos los materiales de esta categoría presentan características esencialmente forja similar. Las excepciones a esto son aceros que contienen aditivos de maquinado libre tales como sulfuros; estos materiales son más difíciles de falsificar que son grados de mecanizado que no son libres.

En general, la capacidad de forjado en caliente de aceros al carbono y de aleación de mejora a medida que aumenta la tasa de deformación. La mejora en trabajabilidad se ha atribuido principalmente a la aumento de calor de la deformación generada a altas velocidades de deformación.

Selección de forjar temperaturas para aceros al carbono y de aleación se basa en el contenido de carbono, composición de la aleación, el rango de temperatura óptima para la plasticidad, y la cantidad de reducción requerida para forjar la pieza de trabajo. De estos factores, contenido de carbono tiene la mayor influencia sobre las temperaturas de forja con límite superior. La Tabla 1 muestra el forjado en caliente típico temperaturas para una variedad de aceros al carbono y de aleación; se puede observar que, en general, las temperaturas de forja disminuyen con el aumento de contenido de carbono y aleación.

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Fuente: Ref 1

Aceros se han forjado en cantidad ya que cerca del comienzo de la Revolución Industrial. A pesar de (o quizás debido a) esta larga historia , la forja de aceros es un proceso intuitivo , empírico, y la literatura sobre el tema es relativamente escasa. En este artículo trataremos de presentar los datos de forjabilidad para aceros al carbono y aleados siempre que sea posible , y proporcionar alguna lineamientos generales para la forja de estos materiales. El procesamiento termomecánico de alta resistencia y baja aleación ( microaleados ) aceros de forja también se discutirán

Comportamiento de forja en caliente

La forja en caliente de aceros al carbono y de aleación en formas intrincadas rara vez limitado por aspectos forjabilidad con la excepción de los grados de maquinado libre mencionadas anteriormente . De espesor de corte , forma la complejidad y el tamaño de la forja se limitan principalmente por el enfriamiento que se produce cuando la pieza de trabajo calentada entra en contacto con los troqueles fríos. Por esta razón el equipo que tiene tiempos de contacto de matriz relativamente cortos , tales como martillos , a menudo se prefiere para forjar formas intrincadas en de acero .

Forjabilidad

Hot -Twist Pruebas. Una forma común de medir la capacidad de forjado de aceros es la prueba en caliente giro. Como su nombre implica, esta prueba implica la torsión de la barra de muestras calentadas a la fractura en un número de diferentes temperaturas seleccionadas para cubrir el posible rango de temperatura de trabajo en caliente del material de ensayo. El número de giros a la fractura, así como la par necesario para mantener la torsión a una velocidad constante, se informó. La temperatura a la cual el número de torsiones es la más grande, si existe un máximo tal, se supone que es la temperatura de trabajo en caliente óptima del material de ensayo. Figura 1 muestra forjabilidad de varios aceros al carbono según las pruebas realizadas en caliente giro. Más información sobre la prueba en caliente giro es disponible en Ref. 2, 3, y 4.

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Fig. 1 Forgeabilities de diversos aceros al carbono como determinaron utilizando pruebas en caliente torsión . Fuente: Ref 2 .

 Otras pruebas forjabilidad. Numerosas otras pruebas se utilizan para evaluar la capacidad de forjado de aceros, incluyendo:

· La prueba de cuña forja, en el que se forja un espécimen forma de cuña entre matrices planas y la vertical deformación que causa agrietamiento se establece

· La prueba de presión lateral, que consiste en comprimir una muestra de barra cilíndrica entre plana, paralela muere con el eje del cilindro paralelo a los troqueles. Los extremos del cilindro son sin restricciones, y forjabilidad se mide por la cantidad de deformación obtenido antes de craqueo

· La prueba molesto, en el que un cilindro se comprime entre matrices planas y las cepas de la superficie de rotura en el ecuador del cilindro se miden

· La prueba de malestar-bar con muescas, que es similar a la prueba de malestar la excepción de que las muescas axiales se mecanizan en la muestra de ensayo para introducir altos niveles de esfuerzos locales. Estas tensiones más altas pueden ser más indicativo de las tensiones experimentadas durante las operaciones de forja reales que los producidos en la prueba estándar de malestar

· La prueba de tracción en caliente, que a menudo se utiliza un aparato de prueba especial para variar ambas velocidades de deformación y temperaturas en un amplio rango

Información más detallada sobre estos procedimientos de ensayo, así como otras técnicas utilizadas para evaluar la viabilidad de mayor materiales, está disponible en los artículos de la sección "Evaluación de viabilidad" en este volumen y en Ref 5 y 6.

Efecto de la velocidad de deformación en forjabilidad . Como se ha indicado anteriormente, la capacidad de forjado de aceros generalmente aumenta con el aumento de la velocidad de deformación. Este efecto ha sido demostrado para el acero bajo en carbono en las pruebas en caliente giro (Fig. 2 ) , donde el número de giros a los aumentos de fracaso con el aumento de velocidad de giro . Se cree que esta mejora en la capacidad de forjado en mayor cepa tasas es debido al aumento de calor de la deformación producida en altas velocidades de deformación . Los aumentos de temperatura excesivos de calor de la deformación , sin embargo , puede conducir a la fusión incipiente , lo que puede reducir forjabilidad y propiedades mecánicas

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Fig. 2 Influencia de la velocidad de deformación en las características en caliente de la torcedura de aceros bajos en carbono en 1095 ° C (2000 ° F) . Fuente: Ref 7 .

Flujo estrés y la presión de forja

El flujo tensiones y las presiones de forja se pueden obtener de las curvas de par de torsión generado en las pruebas en caliente de torsión o de hotcompression o probar la tensión. La Figura 3 muestra el par frente a las curvas de temperatura para varios aceros al carbono y de aleación

obtenida de las pruebas en caliente giro . Estos datos muestran que los requisitos de presión de forja relativas para este grupo de aleaciones hacen no variar ampliamente a temperaturas de forja en caliente normales. Una curva de AISI tipo 304 acero inoxidable se incluye para ilustrar la efecto del contenido de mayor aleación en la fuerza de flujo.

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