A new method to determine the true local strain in porous compacts during simple compaction

During hot working processes of metals, precise knowledge of parameters such as strain, strain rate and temperature, is of prime importance for a true prediction of subsequent structural changes in the processed materials. This paper outlines the effect of starting porosity on the true strain generated in 316 L stainless steel powder precompacts during hot deformation by axisymmetric compression tests. The study was carried out at constant temperature, using cylindrical samples with starting porosities of 13 and 37%.Results have shown that below a certain ideal porosity of 22%, the true uniform strain in the central region remote from the specimen ends is always higher than the nominal mean applied strain. However, if the starting porosity is above 22%, then the true uniform strain generated in the central region of the deformed specimen is always lower than the nominal mean applied strain. But if the starting porosity is about 22 %, then the true uniform strain is equal to the nominal applied mean strain. Empirical equations designed to quantify this true strain are proposed. These equations which are a function of the deformation variables can be very useful for computationnal purposes in controlled hot working operations of powder preforms.RésuméPendant les processus de déformation à chaud des métaux, la valeur réelle de certains paramètres tels que: la déformation, la vitesse de déformation et la température sont d’une importance capitale pour une bonne prédiction des changements structuraux ultérieurs. Cette publication est destinée à montrer l'influence de la porosité initiale sur la déformation réelle locale, pendant le forgeage axisymétrique à chaud, pratiqué sur des comprimés de poudre d’acier inoxydables austénitiques de nuance 316 L. L’étude a été réalisée sous une température constante, en utilisant deux types d’échantillons de porosités 13 et 37%.Les résultats ont montré qu’en dessous d’une certaine porosité idéale de 22%, la déformation uniforme réelle locale est toujours supérieure à la déformation moyenne appliquée aux comprimés. Cependant, si la porosité initiale est supérieure à la porosité idéale, les résultats montrent alors que la déformation uniforme réelle locale est toujours inférieure à la déformation moyenne appliquée aux comprimés. Si par ailleurs la porosité initiale des comprimés est autour de 22%, dans ce cas la déformation uniforme réelle locale est égale à la déformation moyenne appliquée. Des équations pour la quantification de cette déformation uniforme réelle locale sont proposées. Ces équations qui sont une fonction des variables de déformation peuvent être très utiles lors de la simulation mathématique des opérations contrôlées de déformation à chaud des comprimés de poudre.

Graphical abstractDuring plastic deformation of metals precise knowledge of parameters such as strain and strain rate is very important for a true prediction of subsequent mechanical properties. In solid materials, the true strain is usually equal to the nominal applied strain if deformation occurs without friction. This strain can easily be determined if the dimensions of the specimen before and after deformation are known. However, in porous compacts, the true strain depends not only on the dimensions of the specimen but also on the volume fraction of porosity. This paper outlines the method to determine that strain through a set of equations which are a function of the nominal strain and the porosity prior to deformation.Figure optionsDownload full-size imageDownload as PowerPoint slide