MX2015006417A - Forja con estampa abierta de pasada dividida para aleaciones a base de titanio y a base de niquel, sensibles a la trayectoria de las tensiones y dificiles de forjar. - Google Patents

Abstract

Someter una pieza de trabajo a forja de pasada dividida para iniciar el refinamiento de la microestructura comprende someter una pieza de trabajo de material metálico a forja en prensa en una primera dirección de forja una o más veces hasta un límite de ductilidad de reducción del material metálico para conferir una tensión total en la primera dirección de forja suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura; girar la pieza de trabajo; someter la pieza de trabajo a forja en prensa con estampa abierta en una segunda dirección de forja una o más veces hasta un límite de ductilidad de reducción para conferir una tensión total en la segunda dirección de forja suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura; y repetir la rotación y forja en prensa con estampa abierta en una tercera y, opcionalmente, una o más direcciones de forja adicionales hasta que una cantidad total de tensión para iniciar el refinamiento de la microestructura sea conferida en un volumen entero de la pieza de trabajo.

Description

FORJA CON ESTAMPA ABIERTA DE PASADA DIVIDIDA PARA ALEACIONES A BASE DE TITANIO Y A BASE DE NÍQUEL, SENSIBLES A LA TRAYECTORIA DE LAS TENSIONES Y DIFÍCILES DE FORJAR Declaración relacionada con el Federally Sponsored Research or Development [Investigación o desarrollo con patrocinio federal] La presente invención se realizó con el apoyo del gobierno de Estados Unidos según el número de contrato NIST 70NANB7H7038, otorgado por el Instituto Nacional de Estándares y Teenología (NIST, por sus siglas en inglés), Departamento de Comercio de Estados Unidos. El gobierno de Estados Unidos puede tener determinados derechos sobre la invención.

ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGÍA CAMPO DE LA TECNOLOGÍA La presente descripción se refiere a métodos para forjar aleaciones de metales, que incluyen aleaciones de metales que son difíciles de forjar debido a la ductilidad baja. Determinados métodos de acuerdo con la presente descripción confieren tensión de manera que maximiza la acumulación de desorientación en la estructura de cristal de grano de metal y/o partículas de segunda fase, a la vez que minimizan el riesgo de inicio y propagación de grietas en el material que se forja. Se espera que determinados métodos de acuerdo con la presente descripción afecten el refinamiento de la microestructura en las aleaciones de metales.

DESCRIPCIÓN DE LOS ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGÍA La ductilidad es una propiedad inherente de cualquier material metálico dado (es decir, metales y aleaciones de metales). Durante un proceso de forja, la ductilidad de un material metálico se modula con la temperatura de forja y la microestructura del material metálico. Cuando la ductilidad es baja, por ejemplo, porque el material metálico inherentemente tiene ductilidad baja o se debe usar una temperatura de forja baja, o aun no se ha generado una microestructura dúctil en el material metálico, es común reducir la cantidad de reducción durante cada repetición de forja. Por ejemplo, en vez de forjar una pieza de trabajo octagonal de 22 pulgadas a un octágono de 20 pulgadas directamente, un experto en la téenica puede considerar forjar inicialmente hasta un octágono de 21 pulgadas con pasadas de forja en cada cara del octágono, recalentando la pieza de trabajo, y forjar a un octágono de 20 pulgadas con pasadas de forja en cada cara del octágono. Este enfoque, sin embargo, puede no ser adecuado si el metal presenta sensibilidad a la trayectoria de las tensiones y si se debe obtener una microestructura final específica en el producto. La sensibilidad a la trayectoria de las tensiones se puede observar cuando una cantidad crítica de tensión se debe conferir en etapas determinadas para desencadenar mecanismos de refinamiento de granos. El refinamiento de la microestructura no se puede realizar con una práctica de forja en la que las reducciones que se realizan durante la extrusión son demasiado leves.

En una situación donde el material metálico es sensible a las temperaturas bajas y tiende a agrietarse a temperaturas bajas, se debe reducir el tiempo de estampado. Un método para lograr esto, por ejemplo, es forjar un tocho octagonal de 22 pulgadas a un tocho cuadrado con puntas redondeadas de 20 pulgadas (RCS, por sus siglas en inglés) usando solo la mitad de las pasadas que serían necesarias para forjar un tocho octagonal de 20 pulgadas. El tocho RCS de 20 pulgadas luego se puede recalentar y se puede aplicar la segunda mitad de las pasadas para formar un tocho octagonal de 20 pulgadas. Otra solución para forjar materiales metálicos sensibles a temperaturas bajas es forjar un extremo de la pieza de trabajo primero, recalentar la pieza de trabajo y después forjar el otro extremo de la pieza de trabajo.

En las microestructuras de fase doble, el refinamiento de la microestructura comienza con la generación de sublímites y la acumulación de desorientación como un precursor para los procesos tales como, por ejemplo, nucleación, recristalización, y/o globuralización de segunda fase. Un ejemplo de una aleación que requiere la acumulación de desorientación para el refinamiento de la microestructura es la aleación TÍ-6A1-4V (UNS R56400) forjada en el campo de fase alfa-beta. En dichas aleaciones, el forjado es más eficiente en términos de refinamiento de la microestructura cuando se confiere una gran reducción en una dirección dada antes de girar la pieza de trabajo. Esto se puede hacer en una balanza de laboratorio usando la forja de múltiples ejes (MAF, por sus siglas en inglés). La MAF realizada en piezas pequeñas (pocas pulgadas por lado) en condiciones (casi) isotérmicas y usando tasas de tensión muy bajas con la lubricación adecuada es capaz de conferir tensión de manera bastante homogénea; pero el alejamiento de cualquiera de estas condiciones (de menor escala, casi isotérmicas, con lubricación) pueden resultar en tensión heterogénea conferida preferencialmente al centro así como también problemas de ductilidad con grietas en la superficie fría. Un proceso de MAF para usar en el refinamiento de granos a escala industrial de aleaciones de titanio como se describe en la publicación de patente estadounidense n.° 2012/0060981 Al, que se incorpora a la presente en su totalidad mediante esta referencia.

Sería conveniente desarrollar un método de maquinado que proporcione la tensión suficiente a un material metálico para iniciar los mecanismos de refinamiento de la microestructura de manera eficiente mediante la forja, a la vez que limita los problemas de ductilidad.

COMPENDIO De acuerdo con un aspecto no taxativo de la presente descripción, un método para forjar una pieza de trabajo de material metálico comprende someter la pieza de trabajo a forja en prensa con estampa abierta a una temperatura de forja en una primera dirección de forja hasta un límite de ductilidad de reducción del material metálico. Someter la pieza de trabajo a forja en prensa con estampa abierta hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico se repite una o más veces a la temperatura de forja en la primera dirección de forja hasta que una cantidad total de tensión conferida en la primera dirección de forja es suficiente para iniciar el refinamiento de microestructura. Después, la pieza de trabajo se gira un grado de rotación deseado.

La pieza de trabajo girada se someta a una prensa con estampa abierta a la temperatura de forja en una segunda dirección de forja hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico. Someter la pieza de trabajo a forja en prensa con estampa abierta hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico se repite una o más veces a la temperatura de forja en la segunda dirección de forja hasta que una cantidad total de tensión conferida en la segunda dirección de forja es suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura.

Las etapas de girar, forjar en prensa con estampa abierta y repetir la forja en prensa con estampa abierta se repiten en una tercera forja y opcionalmente se confiere una o más direcciones adicionales hasta que se confiera una cantidad total de tensión para iniciar el refinamiento de granos en el volumen total de la pieza de trabajo. La pieza de trabajo no se gira hasta que se confiere una cantidad total de tensión que es suficiente para iniciar el refinamiento de microestructuras en cada una de las terceras y una o más direcciones adicionales.

De acuerdo con otra modalidad no taxativa de la presente descripción, un método para someter la pieza de trabajo de material metálico a forja con estampa abierta de pasada dividida para iniciar el refinamiento de la microestructura comprende proporcionar una pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS que comprende un material metálico. La pieza de trabajo se somete a forja por recalcado. Posteriormente, la pieza de trabajo se gira para la extrusión con estampa abierta en una primera cada diagonal en una dirección X' de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS. La pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas en la dirección X1 hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura . Cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico.

La pieza de trabajo se gira para la extrusión con estampa abierta en una segunda cada diagonal en una dirección Y' de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS. La pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas en la dirección Y' hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura. Cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico.

La pieza de trabajo se gira para la extrusión con estampa abierta en una primera cara de RCS en una dirección Y de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS. La pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas en la dirección Y hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura. Cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico.

La pieza de trabajo se gira para la extrusión con estampa abierta en una segunda cara de RCS en una dirección X de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS. La pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas en la dirección X hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de grano. Cada etapa de forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión en prensa con estampa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico. Las etapas de los ciclos de forja por extrusión múltiple y por recalcado se pueden repetir según se desee para iniciar y/o mejorar adicionalmente el refinamiento de la microestructura en el material metálico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las características y ventajas de los métodos y artículos descritos en la presente pueden entenderse de mejor manera al referirse a las figuras adjuntas en las que: la Figura 1 es un diagrama de flujo de una modalidad no taxativa de un método para someter un material metálico a forja con estampa abierta de pasada dividida de acuerdo con la presente descripción; la Figura 2 es una representación esquemática de una pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS de acuerdo con una modalidad no taxativa de la presente descripción; y la Figura 3A a la Figura 3E son ilustraciones esquemáticas de una modalidad no taxativa de un método para someter una pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS de material metálico a forja con estampa abierta de pasada dividida de acuerdo con la presente descripción.

El lector apreciará los detalles anteriores, así como también otros, al tener en cuenta la siguiente descripción detallada de determinadas modalidades no taxativas conforme con la presente descripción.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE DETERMINADAS MODALIDADES NO TAXATIVAS Debe entenderse que determinadas descripciones de las modalidades descritas en la presente se han simplificado para ilustrar únicamente aquellos elementos, características y aspectos que son importantes para tener una clara comprensión de las modalidades descritas, mientras que se eliminan, por motivos de claridad, otros elementos, características y aspectos. Los entendidos en la téenica, al considerar la presente descripción de las modalidades descritas, reconocerán que otros elementos y/o características pueden ser deseables en una implementación o aplicación particular de las modalidades descritas. Sin embargo, debido a que dichos otros elementos y/o características pueden ser fácilmente determinadas e implementadas por los entendidos en la técnica teniendo en cuenta la presente descripción de las modalidades descritas, y por lo tanto, no son necesarias para alcanzar una comprensión cabal de las modalidades descritas, en la presente no se proporciona una descripción de dichos elementos y/o características. Como tal, debe entenderse que la descripción establecida en la presente es simplemente un ejemplo e ilustra las modalidades descritas y no pretende limitar el alcance de la invención, tal como se define únicamente por las reivindicaciones.

Cualquier intervalo numérico empleado en la presente pretende comprender todos los subintervalos incluidos en él. Por ejemplo, un intervalo de "1 a 10" o "de 1 a 10" pretende incluir todos los subintervalos entre (e incluido) el valor mínimo indicado 1 y el valor máximo indicado 10, es decir, tener un valor mínimo igual o superior a 1 y un valor máximo igual o inferior a 10. Cualquier limitación numérica máxima descrita en la presente pretende incluir todas las limitaciones numéricas inferiores incorporadas allí y cualquier limitación numérica mínima descrita en la presente pretende incluir todas las limitaciones numéricas mayores incorporadas allí. Por consiguiente, los solicitantes se reservan el derecho a modificar la presente descripción, lo que incluye las reivindicaciones, para que enumeren en forma expresa cualquier subintervalo comprendido en los intervalos expresamente mencionados en la presente. Se pretende que todos esos intervalos estén descritos intrínsecamente en la presente de forma tal que la modificación para que enumere expresamente cualquiera de estos subintervalos cumpla con los requisitos del artículo 112 del título 35 del USC, primer inciso, y del artículo 132(a) del título 35 del USC.

Los artículos gramaticales "uno", "un", "una" y "el/la", tal como se utilizan en la presente, pretenden incluir "al menos uno" o "uno o más", a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, los artículos que se utilizan en la presente hacen referencia a uno o más que uno (es decir, a al menos uno) de los objetos gramaticales del artículo. A modo de ejemplo, "un componente" se refiere a uno o más componentes y, por lo tanto, posiblemente se contempla más de un componente y se puedan emplear o usar en una implementación de las modalidades descritas.

Todos los porcentajes y relaciones se calculan en base al peso total de la composición de material metálico particular, a menos que se indique lo contrario.

Toda patente, publicación u otro material de divulgación que se incorpora, total o en parte, mediante esta referencia a la presente, se incorpora en la presente en la medida que el material incorporado no se oponga a las definiciones, declaraciones u otro material de divulgación existente establecidos en esta divulgación. Como tal, y en la medida necesaria, la descripción establecida aquí prevalece sobre cualquier material conflictivo incorporado a la presente por referencia. Cualquier material o parte de este que se establece que se incorpora por referencia a la presente, pero que entre en conflicto con las definiciones, declaraciones u otro material existente establecido en la presente se incorpora solamente en la medida en que no entre en conflicto con el material incorporado y el material de la descripción existente.

La presente descripción incluye las descripciones de varias modalidades. Se debe comprender que todas las modalidades descritas en la presente son a modo de ejemplo, ilustrativas y no taxativas. Por lo tanto, la descripción de las diversas modalidades de ejemplo, ilustrativas y no taxativas no limita la invención. Por el contrario, la invención está definida exclusivamente por las reivindicaciones, las que se pueden modificar para que mencionen cualquier rasgo descrito en forma expresa o intrínseca o respaldados expresa o intrínsecamente de otra forma por la presente descripción.

Tal como se usa en la presente, el término material metálico se refiere a metales, tales como metales puros y aleaciones de metales comerciales.

Tal como se usa en la presente, los términos "desbaste", "forja" y "forja en prensa con estampa abierta" se refieren a las formas de procesamiento termomecánico ("TMP", por sus siglas en inglés), que también se puede llamar "maquinar termomecánicamente". El "maquinado termomecánico" se define en la presente como que cubre, generalmente, una variedad de procesos de formación de material metálico que combinan tratamientos de deformación y térmicos controlados para obtener efectos sinérgicos, por ejemplo, y sin limitación, una mejora en la resistencia sin pérdida de dureza. Esta definición de maquinar termomecánicamente es consistente con el significado que se le atribuye, por ejemplo, en ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p.480. Tal como se usa en la presente, "forja en prensa con estampa abierta" se refiere a la forja de material metálico entre estampas, donde el flujo de material no está restringido completamente, por presión mecánica o hidráulica, acompañado por un solo recorrido de maquinado de la prensa para cada sesión de estampa. Esta definición de forja en prensa con estampa abierta es consistente con el significado que se le atribuye, por ejemplo, en ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), pp.298 y 343. Tal como se usa en la presente, el término "desbaste" se refiere a un proceso de reducción termomecánica utilizado para mejorar o refinar los granos de materiales metálicos, a la vez que se maquina un lingote en un tocho. Esta definición de desbaste es consistente con el significado que se le atribuye, por ejemplo, en ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p.79.

Tal como se usa en la presente, el término "tocho" se refiere a un producto cuadrado o redondo semiterminado sólido que ha sido maquinado en caliente mediante forja, laminación o extrusión. Esta definición de tocho es consistente con el significado que se le atribuye, por ejemplo, en ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p. 40. Tal como se usa en la presente, el término "barra" se refiere a una sección sólida forjada a partir de un tocho a una forma, tal como redondeada, hexagonal, octagonal, cuadrada o rectangular, con bordes redondeados o puntiagudos, y es larga en relación con sus dimensiones de corte transversal, que tienen un corte transversal simétrico. Esta definición de barra es consistente con el significado que se le atribuye por ejemplo, en ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p.32.

Tal como se usa en la presente, el término "límite de ductilidad" se refiere al límite o a la cantidad máxima de reducción o deformación plástica que un material metálico puede soportar sin quebrarse o agrietarse. Esta definición es consistente con el significado que se le atribuye por ejemplo, en ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p.131. Tal como se usa en la presente, el término "límite de ductilidad de reducción" se refiere a la cantidad o grado de reducción que un material metálico puede soportar sin quebrarse o agrietarse.

Tal como se usa en la presente, las frases "iniciar de refinamiento de la microestructura" y "umbral de tensión para el inicio de refinamiento de la microestrucura" se refieren a conferir tensión en la microestructura de un material metálico para producir una acumulación de desorientación (por ejemplo, dislocaciones y sublímites) en la estructura de cristal y/o partículas de segunda fase que resultan en una reducción del tamaño de grano del material. La tensión se confiere a materiales metálicos durante la práctica de modalidades no taxativas de métodos de la presente descripción, o durante etapas de procesamiento termomecánico posteriores. En aleaciones a base de titanio o a base de níquel sustancialmente de fase única (al menos 90 % de fase g en níquel o fase b en titanio) el umbral de tensión para el inicio del refinamiento de la microestructura se refiere a la nucleación de los primeros granos recristalizados. Se puede estimar a partir de una curva de resistencia a la deformación-tensión medida en las tasas de tensión y temperatura de interés mediante la tracción o compresión uniaxial. Usualmente está en el orden de 0,1 a 0,3 de tensión. Cuando se forjan aleaciones a base de titanio y a base de níquel de fase dual, la evolución de la microestructura es mucho más lenta. Por ejemplo, la globularización de la fase secundaria no se puede lograr o ni siquiera iniciar en una única extrusión. El foco se coloca en la tensión requerida para acumular la desorientación de manera eficiente a través de la acumulación de múltiples etapas de forja. El refinamiento de la microestructura se refiere a la formación de pequeños subgranos cada vez más desorientados de su grano original u orientación original. Esto está ligado a la recuperación dinámica (acumulación de dislocaciones en los sublímites), cuyo efecto también se puede ver en las curvas de resistencia a la deformación-tensión en la forma de suavizante de flujo. Los valores de umbral similares de 0,1 a 0,3 se obtienen usualmente y se pueden utilizar como un estimado cualitativo de umbral de tensión que se necesita alcanzar en cada operación de extrusión o forja. Promover la acumulación de desorientación durante una extrusión aumenta la probabilidad de que los subgranos se desorienten aun más después de la rotación para la siguiente extrusión en vez de volver a traer su orientación a la del grano original.

De acuerdo con un aspecto de un método de forja con estampa abierta de pasada dividida de acuerdo con la presente descripción, la forja con estampa abierta de pasada dividida depende de controlar precisamente la cantidad de tensión conferida a la pieza de trabajo en cada pasada para limitar el agrietamiento de la pieza de trabajo. Si una reducción insuficiente en una dirección de forja determinada para iniciar el proceso de refinamiento de la microestructura en esa dirección determinada, la forja en prensa con estampa abierta se repite en la misma cara, en la misma dirección, hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico que se está forjando, hasta que se ha conferido una reducción suficiente en esa dirección para iniciar el refinamiento de la microestructura.

Si la cantidad deseada de reducción a conferir a una pieza de trabajo en cualquier pasada para iniciar el refinamiento de la microestructura excede la cantidad máxima de reducción que se puede realizar en una pasada de forja por extrusión sin mucho agrietamiento del material, es decir, la cantidad de reducción excede el límite de ductilidad de reducción del material, entonces la pasada de reducción se debe dividir en dos o más pasadas para que 1) la tensión conferida en cualquier pasada sea menor que el límite de ductilidad de reducción del material a la temperatura de forja, y 2) la tensión total conferida en una dirección de forja es suficiente para iniciar el refinamiento de microestructura satisfactorio. Únicamente después de conferir tensión suficiente para conducir la evolución de la microestructura e iniciar el refinamiento de la microestructura en la dirección si la pieza de trabajo se debe girar para forjar para la siguiente pasada de reducción, en una segunda dirección.

Con referencia a la Figura 1, de acuerdo con un aspecto no taxativo de la presente descripción, un método 100 para forjar una pieza de trabajo de material metálico para iniciar el refinamiento de la microestructura comprende someter la pieza de trabajo de material metálico a forja en prensa con estampa abierta 102 a una temperatura de forja en una primera dirección de forja hasta un límite de ductilidad de reducción del material metálico. El límite de ductilidad de reducción del material metálico, como se usa la frase en la presente, se puede estimar de manera cualitativa mediante la tensión de la fractura (e£) , que es la tensión de ingeniería en la que una muestra de prueba se fractura durante la prueba de tensión uniaxial. Una prueba de tensión uniaxial particular que se puede usar se describe en ASTM E8/E8M - 11, "Standard Test Methods for Tensión Testing of Metallic Materials", ASTM International, West Conshohocken, PA, EUA (2011). La tensión de fractura real e£ es la tensión real basada en el área original A0 y el área después de la fractura Af, y se proporciona mediante la Ecuación (1). Un experto en la téenica puede estimar fácilmente el límite de ductilidad de reducción para un material metálico particular a partir de la Ecuación (1), y, por lo tanto, los límites de ductilidad de reducción para los materiales metálicos específicos se deben incluir en la presente.

Ecuación (1): £f= ln (A0/Af) Después de someter la pieza de trabajo de material metálico a forja en prensa con estampa abierta 102 a una temperatura de forja en una primera dirección de forja hasta un límite de ductilidad de reducción del material metálico, la pieza se forja en prensa con estampa abierta hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico 104 una o más veces a la temperatura de forja en la primera dirección de forja hasta que una cantidad de tensión en la primera dirección de forja sea suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura. Después, la pieza de trabajo se gira 106 un grado deseado de rotación para la preparación para la siguiente pasada de forja.

Será evidente que un grado deseado de rotación se determina por la geometría de la pieza de trabajo. Por ejemplo, una pieza de trabajo con forma de cilindro octagonal se puede forjar en cualquier cara, después se puede girar 90° y forjar, después girar 45° y forjar y después girar 90° y forjar. Para eliminar la dilatación de los lados del cilindro octagonal, el cilindro octagonal se puede aplanar de la siguiente manera: girar 45° y aplanar, después girar 90° y aplanar, después girar 45° y aplanar y después girar 90° y aplanar. Como comprenderán los expertos en la téenica, el término "aplanar" y sus formas, tal como se usa en la presente, se refiere a nivelar, aplanar o pulir una superficie de una pieza de trabajo de material metálico mediante la aplicación de golpes suaves de forja en prensa con estampa abierta a superficies de piezas de trabajo metálicas para transformar la pieza de trabajo (por ejemplo, tocho o barra) a la configuración y dimensión deseadas. Un experto en la técnica puede determinar fácilmente el grado deseado de las rotaciones para piezas de trabajo que tienen formas de corte transversal particulares, tales como, por ejemplo, formas transversales redondas, cuadradas o rectangulares.

Después de girar 106 la pieza de trabajo de material metálico a un grado deseado de rotación, la pieza de trabajo se somete a forja en prensa con estampa abierta 108 a la temperatura de forja en una segunda dirección de forja al límite de ductilidad de reducción del material metálico. Someter la pieza de trabajo a forja en prensa con estampa abierta se repite 110 hasta el límite de ductilidad de reducción una o más veces a la temperatura de forja en la segunda dirección de forja hasta que una cantidad total de tensión en la segunda dirección de forja es suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura en el material metálico.

Las etapas de girar, someter a forja con estampa abierta y repetir la etapa de forja con estampa abierta se repiten 112 en una tercera y, opcionalmente, una o más direcciones adicionales hasta que todas las caras han sido forjadas a un tamaño de manera que se confiere una cantidad total de tensión suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura en el volumen total, o en toda la pieza de trabajo. Para cada una de la tercera o una o más direcciones adicionales en las que se necesite activar el refinamiento de la microestructura en ese punto en el proceso, se repite la etapa de forja en prensa con estampa abierta hasta el límite de ductilidad de reducción y la pieza de trabajo no se gira hasta que se confiere la cantidad suficiente de tensión en esa dirección específica. Y para cada una de la tercera y una o más direcciones adicionales en las que se necesite solo aplanar o controlar la forma, se realiza la forja en prensa con estampa abierta solo hasta el límite de ductilidad de reducción. Un experto en la téenica, luego de la lectura de la presente descripción, puede determinar fácilmente los grados deseados de rotación y la cantidad de direcciones de forja necesarias para maquinar una geometría de pieza de trabajo específica utilizando los métodos descritos en la presente.

Las modalidades de los métodos de acuerdo con la presente descripción difieren, por ejemplo, de métodos de maquinado que aplican tensión para formar una plancha de una pieza de trabajo que tiene un corte transversal octagonal o redondo. Por ejemplo, en vez de continuar maquinando para proporcionar un producto plano, bordeando solo para controlar el ancho, en modalidades no taxativas de acuerdo con la presente descripción, se realizan pasadas repetidas y similares en lados adicionales de la pieza de trabajo para mantener una forma que sea de alguna manera isotrópica, que no se aparte considerablemente de la forma final objetivo, que puede ser, por ejemplo, un tocho o barra rectangular, cuadrada, redonda u octagonal.

En casos en los que se debe conferir una gran tensión redundante, el método de extrusión de acuerdo con la presente descripción se puede combinar con recalcados. Múltiples recalcados y extrusiones dependen de repetir un patrón de tamaños y formar recurrentes. Una modalidad particular de la invención implica un híbrido de un octágono y un corte transversal de RCS que tiene como objetivo maximizar la tensión conferida en los dos ejes durante las extrusiones, alternando las direcciones de las caras y diagonales en cada ciclo de recalcado y extrusión. Esta modalidad no taxativa imita la manera en que se confiere la tensión en muestras de MAF tipo cubo, a la vez que se permite el aumento a tamaños industriales.

Por consiguiente, tal como se muestra en la Figura 2, en una modalidad no taxativa de un metodo de forja por recalcado y forja por extrusión de acuerdo con la presente descripción, la forma especial de corte transversal 200 de un tocho es un híbrido de un octágono y un RCS, en la presente denominada forma híbrida de octágono-RCS. En una modalidad no taxativa, cada etapa de forja por extrusión da como resultado esta forma híbrida de octágono-RCS recurrente previo a un nuevo recalcado. Para facilitar el recalcado, la longitud de la pieza de trabajo puede ser menor que tres veces el tamaño mínimo cara a cara del híbrido de octágono-RCS. Un parámetro clave en esta forma híbrida es la relación de tamaños entre, por un lado, las caras a 0o y 90° del RCS (flecha etiquetada D en la Figura 2) y, por otro lado, las caras diagonales a 45° y 135° (flecha etiquetada Ddiag en la Figura 2) lo que lo hace parecerse de alguna manera a un octágono. En una modalidad no taxativa, esta relación se puede fijar en relación con la reducción de recalcado de modo que el tamaño de las diagonales 45°/l35° (Düag) antes del recalcado es aproximadamente la misma que el tamaño de las diagonales 0°/90° (D) después del recalcado.

En un ejemplo no taxativo de cálculo de la forma híbrida de octágono-RCS, se considera una reducción de recalado de U (o como un porcentaje (100 X U)). Después de una forja por recalcado de reducción U, el tamaño diagonal pasa a ser: Ddiag _ bR Entonces, la reducción de la diagonal nueva con respecto a la cara se d ,ef_.i.ne como „R, y: - - La redisposición proporciona Después del recalcado, el tamaño entre las caras principales es: D JI-D Entonces la reducción en las caras para convertirse en la nueva diagonal es Esto implica que para que la reducción r se defina (positiva), U debe ser mayor o igual a R. En el caso donde U=R, en teoría, no se necesitaría maquinado en las caras para convertirlas en las nuevas diagonales. En la práctica, sin embargo, la forja provocará algo de dilatación en las caras, y se necesitará la forja.

Usando estas ecuaciones, una modalidad no taxativa de acuerdo con la presente descripción considera la situación en la que D = 24 pulgadas, U = 26 %, y R = 25 %. Esto proporciona: b ^ = 0.75 1.U7.

Entonces la dimensión diagonal es Ddiag = b? ~ 1.147x 24"-27.5", y: 074 r = i-— 0.75~ 1.3% .

Sin embargo, parte del maquinado de reducción en las diagonales se dilata hacia las caras, por lo que la reducción aplicada para formar y controlar el tamaño de las nuevas diagonales en realidad debe ser mayor que 1,3 %. El cronograma de forja necesario para controlar las caras se define simplemente como unos pocos pases para limitar la dilatación y controlar el tamaño de las nuevas diagonales.

Un ejemplo no taxativo de una forja con estampa abierta de pasada dividida 300 se ilustra de forma esquemática en la Figura 3A a la Figura 3E. Con referencia a la Figura 3A, se proporciona una pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS que comprende un material metálico difícil de forjar y se somete a forja por recalado con estampa abierta 302. Las dimensiones de la pieza de trabajo antes de la forja por recalcado se ilustran mediante las líneas punteadas 304, y las dimensiones de la pieza de trabajo después de la forja por recalcado se ilustran mediante la línea continua 306. Las caras que representan la parte de RCS inicial de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS se etiquetan en las Figuras 3A-E como 0, 90, 180 y 270. La dirección Y de la pieza de trabajo está en la dirección que es perpendicular a las caras de 0 y 180 grados. La dirección X de la pieza de trabajo está en la dirección perpendicular a las caras de 90 y 270 grados. Las caras que representan las partes del octágono de las diagonales iniciales de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS se etiquetan en las Figuras 3A-E como 45, 135, 225 y 315. La dirección X' de la pieza de trabajo está en la dirección perpendicular a las caras de 45 y 225 grados. La dirección Y' de la pieza de trabajo está en la dirección perpendicular a las caras de 135 y 315 grados.

Después de la forja por recalcado, la pieza de trabajo se gira (flecha 308) para la extrusión con estampa abierta en una primera cara diagonal (dirección X'), y específicamente en la presente modalidad se gira (flecha 308) hacia la cara diagonal a 45 grados para someterla a forja por extrusión. Luego la pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas (flecha 310) en la cara diagonal hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de microestructura sin pasar el límite de ductilidad de reducción. Cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico.

Con referencia a la Figura 3B, la pieza de trabajo después de la forja por extrusión de múltiples pasadas en la cara diagonal a 45 grados se ilustra por el número de referencia 312 (no dibujado a escala). La pieza de trabajo se gira 90 grados (flecha 314), en esta modalidad específica, hacia la segunda cara diagonal a 135 segundos (dirección Y') para someterla a forja por extrusión de múltiples pasadas 316. Luego la pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas (flecha 316) en la cara diagonal hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de microestructura. Cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico.

Con referencia a la Figura 3C, en una modalidad no taxativa, la pieza de trabajo está forjada por recalado 318. Las dimensiones de la pieza de trabajo antes de la forja por recalcado se ilustran mediante las líneas punteadas 320, y las dimensiones de la pieza de trabajo después de la forja por recalcado se ilustran mediante las líneas continuas 322. Después de la forja por recalcado, la pieza de trabajo se gira (flecha 324) para la extrusión con estampa abierta en una primera cara de RCS, y específicamente en la presente modalidad se gira (flecha 324) hacia la cara diagonal a 180 grados (primera cara de RCS; dirección Y) para someterla a forja por extrusión. Luego la pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas (flecha 326) en la primera cara de RCS hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura. Cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico.

Con referencia a la Figura 3D, la pieza de trabajo después de la forja por extrusión de múltiples pasadas en la cara a 180 grados se ilustra por el número de referencia 328 (no dibujado a escala). La pieza de trabajo se gira 90 grados (flecha 330), en esta modalidad específica, hacia la segunda cara de RCS a 270 grados (dirección X) para someterla a forja por extrusión de múltiples pasadas 332. Luego la pieza de trabajo se somete a forja por extrusión de múltiples pasadas (flecha 322) en la segunda cara de RCS hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura. Cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico.

Con referencia a la Figura 3E, se observa que la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS 334 forjada de acuerdo con una modalidad no taxativa descrita anteriormente tiene sustancialmente las mismas dimensiones que la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS original. La pieza de trabajo forjada final comprende una microestructura con refinamiento de grano. Esto es el resultado de (1) los recalcados, que constituyen reducciones a lo largo del eje Z de la pieza de trabajo, seguido de extrusiones múltiples en los ejes X' (número de referencia 312), Y' (número de referencia 316), Y (número de referencia 326) y X (número de referencia 332); (2) el hecho de que cada pasada de la extrusión múltiple se realizó con el límite de ductilidad de reducción; y (3) el hecho de que las extrusiones múltiples en cada eje proporcionan una tensión total hasta el umbral de tensión necesario para el refinamiento de la microestructura. En una modalidad no taxativa de acuerdo con la presente descripción, la forja por recalcado comprende la forja en prensa con estampa abierta hasta obtener una reducción en longitud que es menor que el límite de ductilidad del material metálico, y la forja confiere tensión suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura en la dirección de la forja por recalcado. Frecuentemente, el recalcado será conferido solo en una dirección porque los recalcados se realizan típicamente con velocidades de tensión menores en las que el límite de ductilidad en sí mismo tiende a ser mayor que las velocidades de tensión mayores usadas durante las extrusiones. Pero se puede separar en dos o más reducciones con un recalentamiento intermedio si la reducción excede el límite de ductilidad.

Se sabe que las estampas Vee crean naturalmente una dilatación lateral significativa en la primera pasada de una reducción. Una modalidad no taxativa de un método de pasada dividida incluye después de una rotación de 90°, la reducción se realiza en el tamaño original primero, y solo después se realiza la reducción. Por ejemplo, pasar de 20 pulgadas a 16 pulgadas con una pasada máxima de 2 pulgadas, puede realizar una reducción hasta 18 pulgadas en el primer lado, luego girar 90° y realizar una reducción hasta 20 pulgadas para controlar la dilatación, luego realizar otra reducción hasta 18 pulgadas, y luego nuevamente otra reducción hasta 16 pulgadas. La pieza de trabajo se gira 90° y se realiza una reducción hasta 18 pulgadas para controlar la dilatación, y luego una nueva reducción hasta 16 pulgadas. La pieza de trabajo se gira 90° y se realiza una reducción hasta 18 pulgadas para controlar la dilatación, y luego nuevamente hasta 16 pulgadas como una nueva reducción. En ese punto, un par de rotaciones asociadas al aplanamiento y a pasadas hasta 16 pulgadas deberían completar un proceso que garantiza que no se realicen reducciones de más de 2 pulgadas en cualquier pasada.

De acuerdo con un aspecto de la presente descripción, el material metálico procesado de acuerdo con modalidades no taxativas de la presente comprende una de una aleación de titanio y una aleación de níquel. En determinadas modalidades no taxativas, el material metálico comprende una superaleación a base de níquel, tal como, por ejemplo, una de aleación Waspaloy° (UNS N07001), aleación ATI 718Plus (UNS N07818), y aleación 720 (UNS N07720). En determinadas modalidades no taxativas, el material metálico comprende una aleación de titanio, o una de una aleación de titanio alfa-beta y una aleación de titanio beta metaestable. En modalidades no taxativas, una aleación de titanio alfa-beta procesada mediante los metodos descritos en la presente comprende una de una aleación TÍ-6A1-4V (UNS R56400), una aleación TÍ-6A1-4V ELI (UNS R56401), una aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260), una aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (UNS R54620), una aleación Ti-10V-2Fe-3Al (AMS 4986) y una aleación Ti-4Al-2.5V-l.5Fe (UNS 54250).

En una modalidad no taxativa de acuerdo con los métodos de pasada dividida de la presente descripción, la forja en prensa con estampa abierta comprende forjar a una temperatura de forja que está dentro del intervalo de temperatura que abarca de 1100 °F hasta una temperatura 50 °F por debajo de una temperatura beta-transus de la aleación de titanio alfa-beta. En otra modalidad no taxativa, un método de acuerdo con la presente descripción comprende además uno de recalentar o recocer la pieza de trabajo entre medio de cualquier etapa de forja en prensa con estampa abierta.

Se reconocerá que el recalentamiento de la pieza de trabajo entre medio de cualquier etapa de forja en prensa con estampa abierta se encuentra dentro del alcance de los métodos de la presente descripción. Se reconocerá también que el recocido de la pieza de trabajo entre medio de cualquier etapa de forja en prensa con estampa abierta se encuentra dentro del alcance de los métodos de la presente descripción. Los detalles específicos del recalentamiento y recocido de un material metálico se conocen o son fácilmente determinables por los expertos en la téenica y, por lo tanto, no es necesario que se especifiquen en la presente.

Los siguientes ejemplos pretenden describir adicionalmente determinadas modalidades no taxativas, sin restringir el alcance de la presente invención. Los entendidos en la técnica apreciarán que es posible introducir variaciones a los siguientes ejemplos dentro del alcance de la invención que se define solamente por las reivindicaciones.

EJEMPLO 1 Se calienta un tocho octagonal de 24 pulgadas que comprende una aleación Ti-4Al-2.5V-l.5Fe hasta una temperatura de forja de 1600 °F. Se estima que el límite de ductilidad de una reducción de la aleación a la temperatura de forja sea al menos 2 pulgadas por reducción y no tolerará mucha más reducción de forma repetida sin que el agrietamiento extensivo sea de 2 pulgadas por reducción. El tocho se somete a forja en prensa con estampa abierta en una primera dirección, en cualquier cara del tocho octagonal, hasta 22 pulgadas. El tocho se somete a forja en prensa con estampa abierta en la primera dirección hasta 20 pulgadas. El tocho se gira 90° hacia una segunda dirección para someterlo a forja en prensa con estampa abierta. Aunque la dimensión del tocho octagonal original era de 24 pulgadas, debido a la dilatación de las caras alternadas durante la forja en la primera dirección, el tocho se somete a forja en prensa con estampa abierta en la segunda dirección hasta 24 pulgadas. Luego el tocho se somete a forja en prensa con estampa abierta en la segunda dirección dos veces más hasta 22 pulgadas, y luego hasta 20 pulgadas. El tocho se vuelve a calentar hasta la temperatura de forja. El tocho se gira 45° y luego se somete a forja de pasada dividida 2 pulgadas por reducción en la tercera dirección de forja hasta 24 pulgadas, luego hasta 22 pulgadas, y luego hasta 20 pulgadas. El tocho se gira 90° y luego se somete a forja de pasada dividida 2 pulgadas por reducción en otra dirección de forja, de acuerdo con la presente descripción, hasta 24 pulgadas, luego hasta 22 pulgadas, luego hasta 20 pulgadas.

A continuación el tocho se aplana mediante las siguientes etapas: girar el tocho 45° y escuadrar el lado hasta 20 pulgadas usando la forja en prensa con estampa abierta; girar el tocho 90° y escuadrar el lado hasta 20 pulgadas usando la forja en prensa con estampa abierta; girar el tocho 45° y escuadrar el lado hasta 20 pulgadas usando la forja en prensa con estampa abierta; y girar el tocho 90° y escuadrar el lado hasta 20 pulgadas usando la forja en prensa con estampa abierta. Este método garantiza que ninguna pasada confiera un cambio en la dimensión de más de 2 pulgadas, que es el límite de ductilidad de reducción, donde todas las reducciones totales en cada dirección deseada es al menos 4 pulgadas, que corresponde al umbral de tensión necesario para iniciar el refinamiento de la microestructura en la microestructura de la aleación.

Como parte de una secuencia de múltiples recalcados y extrusiones, el método de forja con estampa de pasada del presente Ejemplo, la microestructura de la aleación TÍ-4A1-2.5V-1.5Fe está compuesta por partículas de fase alfa, globularizadas o equiaxiales, que tienen un tamaño de grano promedio en el intervalo de 1 mitia 5 pm.

EJEMPLO 2 Se proporciona un tocho híbrido de octágono-RCS de un material metálico que comprende una aleación TÍ-6A1-4V. La forma del híbrido de octágono-RCS es un RCS de 24 pulgadas con diagonales de 27,5 pulgadas que forman un octágono. Se define que la longitud no sea mayor que 3 x 24 pulgadas o 72 pulgadas, y en este ejemplo el tocho tiene 70 de longitud. Para iniciar el refinamiento de microestructura, el tocho se somete a forja por recalcado a 1600 °F hasta una reducción de 26 por ciento. Después de la reducción por recalcado, el tocho tiene una longitud de alrededor de 51 pulgadas y el corte transversal del híbrido de octágono-RCS es de alrededor de 27,9 pulgadas x 32 pulgadas. El tocho se someterá a forja por extrusión mediante una reducción de las diagonales de 32 pulgadas a caras de 24 pulgadas, que es una reducción de 8 pulgadas, o 25 % de la altura de la diagonal. Al hacer esto, se espera que la otra diagonal se dilate más allá de 32 pulgadas. En el presente ejemplo, un cálculo razonable para el límite de ductilidad de reducción a una temperatura de forja en el intervalo de 1600 °F es que ninguna pasada debería exceder una reducción de 2,5 pulgadas. Ya que las reducciones desde 32 pulgadas a 24 pulgadas en las diagonales no pueden conferirse de una vez en la forja en prensa con estampa abierta dado que esto excede el límite de ductilidad de reducción del material, se empleó el método de pasada dividida de acuerdo con la presente descripción para esta modalidad específica no taxativa.

Para forjar las antiguas diagonales que serán las nuevas caras, la cara de 32 pulgadas de altura se somete a forja en prensa abierta hasta 29,5 pulgadas, y luego se somete a forja en prensa abierta hasta 27,0 pulgadas. El tocho híbrido de octágono-RCS se gira 90°, se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 30,5 pulgadas, y luego se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 28 pulgadas. El tocho híbrido de octágono-RCS luego se forja en las caras antiguas para controlar el tamaño de las nuevas diagonales. El tocho híbrido de octágono-RCS se gira 45°, se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 27 pulgadas; y luego se gira 90° y se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 27,25 pulgadas. El tocho híbrido de octágono-RCS se somete forja en prensa con estampa abierta en las antiguas diagonales para que se conviertan en las nuevas caras al girar el tocho híbrido de octágono-RCS 45° y se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 25,5 pulgadas, seguido por la forja en prensa con estampa abierta en la misma cara hasta 23,25 pulgadas. El tocho híbrido de octágono-RCS se gira 90° y se somete a forja en prensa 28 pulgadas, luego se somete forja en prensa con estampa abierta hasta 25,5 pulgadas en otra pasada dividida, y se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 23,25 en una pasada dividida adicional en la misma cara. El tocho híbrido de octágono-RCS se gira 90° y se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 24 pulgadas, y luego se gira 90° y se forja hasta 24 pulgadas. Finalmente, las nuevas diagonales del tocho híbrido de octágono-RCS se aplanan al girar el tocho híbrido de octágono-RCS 45° y se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 27,25 pulgadas, seguido por la rotación de 90° del tocho híbrido de octágono-RCS y se somete a forja en prensa con estampa abierta hasta 27,5 pulgadas.

Como parte de una secuencia de múltiples recalcados y extrusiones, el método de forja con estampa de pasada del presente Ejemplo, la microestructura de la aleación TÍ-6A1-4V está compuesta por partículas de fase alfa, globularizadas o equiaxiales, que tienen un tamaño de grano promedio en el intervalo de 1 m a 5 pm.

Se entenderá que la presente de descripción ilustra aquellos aspectos de la invención pertinentes a un entendimiento claro de la invención. Determinados aspectos que serían evidentes para los expertos en la téenica y que, por lo tanto, no facilitarían un mejor entendimiento de la invención no han sido presentados para simplificar la presente descripción. Aunque se describe necesariamente un número limitado de modalidades de la presente invención en la presente, un experto en la técnica, tras considerar la descripción precedente, reconocerá que se pueden emplear muchas modificaciones y variaciones de la invención. Se pretende que todas dichas variaciones y modificaciones de la invención queden cubiertas por la descripción precedente y las siguientes reivindicaciones.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Un método para forjar una pieza de trabajo de material metálico para iniciar el refinamiento de microestructura, donde el método comprende: someter a forja en prensa con estampa abierta la pieza de trabajo a una temperatura de forja en una primera dirección de forja hasta un límite de ductilidad de reducción del material metálico; repetir la forja en prensa con estampa abierta de la pieza de trabajo en la primera dirección de forja hasta el límite de ductilidad de reducción una o más veces a la temperatura de forja hasta que una cantidad total de tensión conferida en la primera dirección de forja sea suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura; girar la pieza de trabajo con un grado de rotación deseada; someter a forja en prensa con estampa abierta la pieza de trabajo a la temperatura de forja en una segunda dirección de forja hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico; repetir la forja en prensa con estampa abierta de la pieza de trabajo en la segunda dirección de forja hasta el límite de ductilidad de reducción una o más veces a la temperatura de forja hasta que una cantidad total de tensión conferida en la segunda dirección de forja sea suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura; y repetir la etapa de rotación, la etapa de forja en prensa con estampa abierta, y luego repetir la etapa de forja en prensa con estampa abierta en una tercera y, opcionalmente, una o más direcciones de forja adicionales hasta que una cantidad total de tensión que es suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura sea conferida en un volumen entero de la pieza de trabajo, donde la pieza de trabajo no se gira hasta que una cantidad total de tensión que es suficiente para iniciar el refinamiento de la microestructura sea conferida en la tercera dirección y cualquiera de una o más direcciones adicionales.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde el material metálico comprende uno de una aleación de titanio y una aleación de níquel.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde el material metálico comprende una aleación de titanio.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, donde la aleación de titanio comprende una aleación TÍ-6A1-4V (UNS R56400), una aleación TÍ-6A1-4V ELI (UNS R56401), una aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260), una aleación Ti-6A1-2Sn-4Zr-2Mo (UNS R54620), una aleación Ti-10V-2Fe-3A1 (AMS 4986) y una aleación Ti-4Al-2.5V-l.5Fe (UNS 54250).

5. El método de acuerdo con la reivindicación 3, donde el material metálico comprende uno de una aleación de titanio alfa-beta y una aleación de titanio beta metaestable.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 3, donde el material metálico comprende una aleación de titanio alfa-beta.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, donde la aleación de titanio alfa-beta comprende una aleación Ti-4Al-2.5V-1.5Fe (UNS 54250).

8. El método de acuerdo con la reivindicación 2, donde el material metálico comprende una de Waspaloy (UNS N07001), aleación ATI 718Plus (UNS N07818) y aleación 720 (UNS NO7720).

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la temperatura de forja está dentro de un intervalo de temperatura que abarca de 1100°F hasta una temperatura 50°F por debajo de una temperatura beta-transus de la aleación de titanio alfa-beta.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además recalentar la pieza de trabajo entre medio de cualquier etapa de forja en prensa con estampa abierta.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además recocer la pieza de trabajo entre medio de cualquier etapa de forja en prensa con estampa abierta.

12. Un método de someter a forja en prensa con estampa abierta de pasada divida para iniciar el refinamiento de microestructura, que comprende: proporcionar una pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS que comprende un material metálico; someter la pieza de trabajo a forja por recalcado de estampa abierta; girar la pieza de trabajo para la extrusión con estampa abierta en una primera cara diagonal en una dirección X1 de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS; someter a forja por extrusión de múltiples pasadas pieza de trabajo en la dirección X' hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura; donde cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico; girar la pieza de trabajo para la extrusión con estampa abierta en una segunda cara diagonal en una dirección Y' de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS; someter a forja por extrusión de múltiples pasadas pieza de trabajo en la dirección Y' hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura; donde cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico; girar la pieza de trabajo para la extrusión con estampa abierta en una primera cara de RCS en una dirección Y de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS; someter a forja por extrusión de múltiples pasadas pieza de trabajo en la dirección Y hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura; donde cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico,-girar la pieza de trabajo para la extrusión con estampa abierta en una segunda cara de RCS en una dirección X de la pieza de trabajo híbrida de octágono-RCS,-someter a forja por extrusión de múltiples pasadas pieza de trabajo en la dirección X hasta el umbral de tensión para la iniciación del refinamiento de la microestructura; donde cada etapa de la forja por extrusión de múltiples pasadas comprende al menos dos etapas de forja por extrusión de prensa abierta con reducciones hasta el límite de ductilidad de reducción del material metálico; repetir los ciclos de recalcado y extrusión múltiple cuantas veces se desee.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, donde el material metálico comprende uno de una aleación de titanio y una aleación de níquel.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 12, donde el material metálico comprende una aleación de titanio.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, donde la aleación de titanio comprende una aleación TÍ-6A1-4V (UNS R56400), una aleación TÍ-6A1-4V ELI (UNS R56401), una aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260), una aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (UNS R54620), una aleación Ti-10V-2Fe-3Al (AMS 4986) y una aleación Ti-4Al-2.5V-l.5Fe (UNS 54250).

16. El método de acuerdo con la reivindicación 14, donde el material metálico comprende uno de una aleación de titanio alfa-beta y una aleación de titanio beta metaestable.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 14, donde el material metálico comprende una aleación de titanio alfa-beta.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, donde la aleación de titanio alfa-beta comprende una aleación TÍ-4A1-2.5V-1.5Fe (UNS 54250).

19. El método de acuerdo con la reivindicación 13, donde el material metálico comprende una de Waspaloy° (UNS N07001), aleación ATI 718Plus (UNS N07818) y aleación 720 (UNS N07720).

20. El método de acuerdo con la reivindicación 12, donde la temperatura de forja está dentro de un intervalo de temperatura que abarca de 1100 °F hasta una temperatura 50 °F por debajo de una temperatura beta-transus de la aleación de titanio alfa-beta.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además recalentar la pieza de trabajo entre medio de cualquier etapa de forja en prensa con estampa abierta.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además recocer la pieza de trabajo entre medio de cualquier etapa de forja en prensa con estampa abierta.