Adiabatic Shear in Remco Iron and Quenched and Tempered 4340 Steel

Adiabatic shear localization is studied in two ferrous metals, Remco Iron, a high purity alpha iron, and 4340 steel, quenched and tempered at 650°C. Punching-shear experiments are performed in a compressive split-Hopkinson bar producing shear strain rates of 45,000 s-'. Optical and scanning electron microscopy was performed on the deformed shear specimens to determine the extent of shear localization and mode of failure. Experimental evidence showed that the 4340 steels were susceptible to localization through adiabatic shear banding, however, the Remco iron did not exhibit fine shear bands typical of localization. Finite element simulations of the experiments were performed utilizing a user material subroutine developed as part of this research. This constitutive routine incorporates two adiabatic shear failure criteria: (i) maximum shear stress and (ii) flow localization theory. These criteria proved to be capable of predicting the onset of an instability, however, the deformation which follows the instability was only moderately predicted well. Rbum6. Le phCnomtne de la localisation du cisaillement adiabatique est ttudit pour deux mktaux ferreux. Le fer Remco, un fer de haute puretC de type alpha et I'acier 4340, trempe et revenu A 650 C. Des essais de cisaillement par poinconnage ont ttC effectuts avec un systeme de banes Hopkinson de type compression produisant des taux de dtformation par cisaillement de I'ordre de 45,000 s-'. La microscopie optique et balayage Clectronique ont CtC utilisies sur des Cchantillons dkformts par cisaillement pour diterminer I'Ctendue de la localisation du cisaillement et le mode de rupture. Les donntes exptrimentales dtmontrent que les aciers de type 4340 sont susceptible la localisation par bandes de cisaillement adiabatique, et que par contre, le fer Remco n'a pas affichC des bandes de cisaillement typiques au phinomtne de localisation. Des simulations par ClCments finis des mtmes exptriences ont CtC effectukes en utilisant une sous-routine maison pour le matCriau dtveloppCe dans le cadre de cette recherche. Cette sous-routine constitutive incorpore deux crittres de rupture par cisaillement adiabatique: (I) la contrainte maximaie en cisaillement et (II) la thCorie de la dtformation plastique par localisation. Ces criteres ont dCmontrts leur capacitt A prtdire adkquatement le dCbut de I'instabilitt, mais par contre, la d6formation subskquente A I'instabilitt n'a t t t prtdite que de faqon relativement bonne.