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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.97.2019.tde-05082021-164700
Document
Author
Full name
Davison Ramos de Almeida Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2019
Supervisor
Committee
Sandim, Hugo Ricardo Zschommler (President)
Fonseca, Gláucio Soares da
Rios, Paulo Rangel
Silva, André Luiz Vasconcellos da Costa e
Title in Portuguese
Crescimento anormal de grão em fios finos de ferro comercialmente puro
Keywords in Portuguese
Crescimento anormal de grão
EBSD
Ferro de pureza comercial
Fios
Trefilação a frio
Abstract in Portuguese
O crescimento anormal de grão em fio de metais com estrutura ccc foi bastante estudado no início do século XX devido ao desenvolvimento da indústria de filamentos para lâmpadas incandescentes. A presente Tese de Doutorado estuda o crescimento anormal de grão num fio de ferro de pureza comercial. A revisão bibliográfica apresenta os aspectos físicos mais relevantes do fenômeno, bem como características para o caso de fios trefilados de metais com estrutura cúbica de corpo centrado. A análise experimental baseia-se nos resultados obtidos por microscopia ótica, eletrônica de varredura, eletrônica de transmissão, difração de elétrons retroespalhados e tomografia de sonda atômica. Os resultados do material na condição "como recebido" mostram a existência de heterogeneidades microestruturais importantes ao longo da direção radial do fio no estado deformado e que explicam as características heterogêneas na recristalização primária e no crescimento de grão. A recristalização primária resulta em heterogeneidades de tamanho de grão. O posterior recozimento em 850°C mostra um ligeiro crescimento normal de grão para tempos de recozimento inferiores a 4 h que ocorre de forma mais intensa na região central do fio. Os grãos anormais das amostras recozidas por mais de 4 h aparecem no centro e possuem orientação preferencial da fibra // WD (onde WD é a direção de trefilação). A distribuição dos precipitados é heterogênea devido à interação entre amostra e atmosfera, o que garante baixa mobilidade para os contornos próximos à superfície livre mesmo após prolongado recozimento. Os resultados mostram que a ocorrência de crescimento normal é um fator necessário para o surgimento de grãos anormais. Esta interpretação possui fundamentos topológicos e apresenta maior aderência aos resultados experimentais do que outros modelos teóricos reportados na literatura.
Title in English
Abnormal grain growth in thin wires of commercially-pure iron
Keywords in English
Abnormal Grain Growth
Cold drawing
Commercially-pure iron
EBSD
Wires
Abstract in English
Abnormal grain growth in wires of bcc metals has been studied extensively since the beginning of the XXth Century due to the development of tungsten filaments for bulb lamps. The present thesis aims to study the abnormal grain growth in commercially-pure iron wires. The revision of literature presents the physical aspects most relevant for the phenomenon, as well as the main features occurring in wires of bcc metals during their annealing. The experimental analysis was performed by using light optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, electron backscatter diffraction and atom probe tomography. The results of the sample in the as-received condition show the occurrence of inhomogeneities of the deformation microstructure along the radial direction, which explains the inhomogeneous features noticed in primary recrystallization as well as in grain growth. The recrystallized samples show an inhomogeneous grain size distribution along the radial direction. Isothermal annealing at 850°C shows the occurrence of moderate normal grain growth up to 4 h. For longer times, abnormal grain growth is noticed. Normal grain growth is more effective at the center. Abnormal grains appear at the center and present preferential orientation // WD, where WD is the wiredrawing direction. The particle size distribution is heterogeneously distributed along the radial direction and it is strongly dependent on the interaction between the wire and the annealing atmosphere. This feature is effective to hinder the boundary movement close to the surface. Prior normal grain growth is a key factor to trigger abnormal grain growth. This interpretation is based on topological features and presents better adherence to experimental results when compared with other theoretical models reported in the literature.
 
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EMT19001_O.pdf (6.89 Mbytes)
Publishing Date
2021-08-05
 
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