Plastic deformation of pearlitic microstructures in carbon steels.

Faz-se, inicialmente, uma revisão das teorias relativas ao endurecimento e dos mecanismos de deformação plástica de ligas de duas fases com precipitados grosseiros. Em particular, apresentam-se os resultados relativos às observações metalográficas de estruturas perlíticas deformadas em ensaio de tração e por trefilação. Desenvolve-se, na parte experimental, o estudo da deformação plástica de estruturas perlíticas de aço carbono eutetóide, através de ensaios de tração e observação metalográfica das estruturas de deformação em: perlita parcialmente esferoidizada, perlita grossa e perlita fina. Fez-se a caracterização dos modos de deformação de estruturas perlíticas para pequenas deformações. Obtiveram-se evidências de operação de sistemas de escorregamento na ferrita paralelos à interface /Fe3C. Observou-se que, nos primeiros estágios de deformação, as colônias se deformam como um empilhamento de cartas, em falhas de crescimento da perlita e em contornos de colônia. Registrou-se, paralelamente, a presença de escoamento nítido em estruturas perlíticas grosseiras. Observou-se que a curva tensão real x deformação plástica real do aço com estrutura perlítica, nessa faixa de deformações, segue uma função potencial com expoentes de encruamento em torno de 0,9. O aço com estrutura parcialmente esferoidizada apresenta uma função potencial com expoente de encruamento em torno de 0,65. Interpreta-se esses resultados com base nas observações metalográficas realizadas e nos micromecanismos propostos para a deformação do material. Discute-se esses resultados à luz dos modelos de encruamento de ligas de duas fases, propostos na literatura. Observou-se, além disso, que, para deformações maiores, ocorre a formação de bandas de cisalhamento que atravessam as colônias.Estas bandas são constituídas de escorregamento na ferrita e microtrincas nas lamelas de cementita. A cementita apresenta comportamento frágil no processo de deformação. Registra-se uma queda da taxa de encruamento do material quando se inicia o processo acima descrito. Discute-se, ainda, os mecanismos relativos à deformação plástica do agregado de colônias, aplicando-se critérios de compatibilidade entre microconstituintes no processo de deformação.Theories on hardening and mechanisms of plastic deformation of two-phase alloys with coarse precipitates, are reviewed. Emphasis is given on the results of the metallographic observations of pearlite deformed by tension tests and by drawing. In the experimental part of this dissertation, the study of the plastic deformation of pearlite in euctetoid carbon steel is developed by tension tests and metallographic observations of three deformed structures: partially spheroidized pearlite, coarse pearlite and fine pearlite. The deformation modes of these structures were pointed out, for small plastic straims. Slip in ferrite, on slip systems parallel to the /Fe3C interface, was observed. At the initial stages of the deformation, pearlite colonies deform like a deck of cards. Slip at pearlite growth faults and at colony boundaries was observed. Discontinuous yielding in coarse pearlite was also verified. It was noted that the true-stress x true-plastic-strain curve of the pearlitic steel, within this range of deformation may be described by a power function with a work hardening exponent around 0,9. For the partially spheroidized steel, the power function has a work hardening exponent around 0,65. These results are interpreted on the basis of the metallographic observations and of the micromechanisms proposed for the deformation of the material. Discussion of these results is presented by using the existing work hardening models for two-phase alloys. For greater deformations, shear bands formed across the colonies, were observed. These bands are composed by slip in ferrite and microcracks in cementite lamellas. Cementite presented a brittle behavior throughout the deformation. At the beginning of the bands formation, a decrease of the work hardening rate was verified. The plastic deformation mechanisms of the colonies aggregate are discussed, by applying compatibility criteria to the microstructure on the deformation process