La forjabilidad de los materiales metálicos

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El factor que tiene una mayor influencia en la forjabilidad del metal es la forma del propio metal. Cuanto mejor sea la plasticidad, menos probable es que se agriete durante forja. La plasticidad de un metal está estrechamente relacionada con la estructura del metal. Cuanto más finos sean los granos de cristal, más uniforme será la estructura y mejor será la plasticidad. Por lo tanto, la forjabilidad del metal se puede mejorar refinando los granos de cristal y la estructura uniforme. El material metálico puede cambiar de forma sin agrietarse durante el mecanizado a presión. Incluye mecanizados como martillo forja, laminado, estirado y extrusión en estado caliente o frío. La forjabilidad está relacionada principalmente con la composición química de los materiales metálicos.

La esencia del metal

1.1 Influencia de la composición química

Los metales con diferentes composiciones químicas tienen diferente forjabilidad. Generalmente, los metales puros tienen mejor forjabilidad que las aleaciones; cuanto menor sea la fracción de masa de carbono del acero al carbono, mejor será la forjabilidad; cuando el acero contiene más elementos formadores de carburo (cromo, tungsteno, molibdeno, vanadio, etc.), la forjabilidad se reduce significativamente.

1.2 Influencia de la estructura metálica

La estructura de metal es diferente y su forjabilidad también es muy diferente. Cuando la aleación tiene una estructura de solución sólida monofásica (como austenita), la forjabilidad es buena; cuando el metal tiene una estructura compuesta de metal (como cementita), la forjabilidad es mala. La estructura columnar fundida y los granos gruesos no son tan maleables como la estructura fina y uniforme después del mecanizado a presión.

Condiciones de mecanizado

2.1 Temperatura de deformación

Aumentar la temperatura cuando el metal se deforma es una medida eficaz para mejorar la forjabilidad del metal. Durante el proceso de calentamiento del metal, a medida que aumenta la temperatura de calentamiento, aumenta la movilidad de los átomos del metal, disminuye la atracción entre los átomos y es fácil que ocurra el deslizamiento. Por lo tanto, se mejora la plasticidad, se reduce la resistencia a la deformación y se mejora significativamente la forjabilidad. Todos se realizan a altas temperaturas.

2.2 Velocidad de deformación

La velocidad de deformación es el grado de deformación por unidad de tiempo. El efecto de la velocidad de deformación sobre la forjabilidad del metal se muestra en la Figura 2. Puede verse en la figura que su influencia sobre la maleabilidad es contradictoria. Por un lado, a medida que aumenta la velocidad de deformación, la recuperación y recristalización son demasiado tardías para superar a tiempo el fenómeno de endurecimiento por trabajo, por lo que la plasticidad del metal disminuye, la resistencia a la deformación aumenta y la forjabilidad se deteriora (punto a en la figura a la izquierda). Por otro lado, en el proceso de deformación del metal, parte de la energía consumida en la deformación plástica se convierte en energía térmica, lo que equivale a calentar el metal, por lo que se aumenta la plasticidad del metal, se reduce la resistencia a la deformación, y se mejora la forjabilidad (punto a en la figura de la derecha). Cuanto mayor sea la velocidad de deformación, más evidente será el efecto térmico.

Figura 2 Efecto de la velocidad de deformación sobre la plasticidad y la resistencia a la deformación

2.3 Método de deformación (estado de tensión)

El modo de deformación es diferente y el estado de tensión interna del metal deformado es diferente. Por ejemplo, en el caso de deformación por extrusión, se encuentra en un estado de compresión de tres vías; en el caso del dibujo, se encuentra en un estado de compresión bidireccional y un estado de compresión unidireccional; al volcar, el estado de tensión de la parte central de la pieza en bruto es una tensión de compresión de tres vías, y la parte periférica es hacia arriba y hacia abajo y radial Es tensión de compresión y tangencial es la tensión de tracción, como se muestra en la Figura 3.

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