, Volume 153, Issue 7, pp 242-246

Severe Plastic Deformation of Steels

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Summary

In order to demonstrate the structural changes in steels during severe plastic deformation (SPD), Armco iron, a ferritic steel P800 and a pearlitic rail steel S900A are subjected to a high pressure torsion (HPT) deformation process. The microstructural evolution, the changes in microhardness and the flow stress behaviour are investigated. Depending on the main process parameters like the deformation temperature and the applied strain, the impact of alloying on the evolving microstructure is studied in detail. The results clearly show that pure metals and single phase alloys follow a relatively uniform deformation behaviour. With increasing strain the structural size decreases ending in saturation at an equivalent strain between 10 and 30. In the case of the pearlitic rail steel a continuous growth in shear stress without saturation is investigated in the range of the applied strains. The microstructures of the examined materials Armco iron and P800 contain an ultra fine grain structure whereas for alloy S900A the initially randomly oriented lamellae are heavily bent and broken into small fragments. Possible reasons for the observed differences in the deformation behaviour are discussed.

Zusammenfassung

Armco Eisen, ein ferritischer Stahl P800 und ein perlitischer Schienenstahl S900A wurden über den Prozess der Hochdruck-Torsion verformt. Untersucht werden die Entwicklung der Mikrostruktur, die Veränderungen in der Mikrohärte und das Fließspannungsverhalten. Neben den bestimmenden Verformungsparametern wie Umformtemperatur und aufgebrachte Dehnung wird der Legierungseinfluss auf die Mikrostruktur der umgeformten Metalle genauer erforscht. Die Ergebnisse für Reinmetalle und einphasige Legierungen haben gezeigt, dass mit zunehmender Dehnung die Strukturgröße sinkt und bei einer Vergleichsdehnung zwischen 10 und 30 die Sättigung erreicht wird. Für den Schienenstahl wurde bei den aufgebrachten Dehnungen keine Sättigung beobachtet. Das Torsionsmoment nimmt mit steigender Dehnung zu. Die Mikrostruktur der untersuchten Materialien Armco Eisen und P800 beinhaltet sehr feine, im Bereich zwischen 50 und 500 nm große Körner. In der Verformungsstruktur des S900A erkennt man deutlich, dass die anfangs zufällig orientierten Perlitlamellen mit zunehmender Dehnung verbogen werden, ehe sie in kleinere Fragmente zerbrechen und sich parallel zur Scherrichtung anordnen.