Comportamiento en frío y en caliente de aceros con bajo contenido de carbono obtenidos a través de procesos de laminación controlada

Abstract

Los aceros con bajo contenido de carbono microaleados con Ti y Nb fabricados en la planta de Arcelor Mittal en Asturias, España usando el método avanzado de control termomecánico para laminación (ATMCRP) de aceros se pueden dividir en dos rubros: aceros de fase dual (enfriados con agua) y aceros HSLA (cuando el enfriamiento se realiza más lentamente). Dentro de las ventajas de este proceso se encuentran las propiedades mecánicas que permiten su aplicación industrial y el bajo costo en comparación a aceros aleados; los aceros con estas características se pueden utilizar en procesos como estirado y embutido en aplicaciones automotrices (largueros, piezas de refuerzo, etc.) o navales. Los aceros de fase dual son una excelente alternativa para la fabricación de piezas automotrices que requieran alta resistencia mecánica, alta resistencia al impacto y elongaciones elevadas. Este tipo de materiales se fabrican a partir de aceros de baja aleación en procesos ATMCRP y agregando otros aleantes para inducir la creación de precipitados, reducir costos y que el producto final tenga una microestructura de martensita y ferrita de grano ultrafino. Todas estas características se logran controlando ciertos parámetros del proceso: la velocidad de deformación, la velocidad de enfriamiento y el templado del material. Esta tesis presenta los resultados de ensayos de tracción de dos aceros de fase dual (DP600 y DP780), así como la caracterización microestructural para poder entender el efecto de este tipo de laminación controlada en la creación de la microestructura responsable de las propiedades mecánicas exhibidas por estos aceros. Los aceros HSLA con estructuras de grano ultrafino fabricados por métodos ATMCRP pueden presentar comportamiento superplástico a ciertas temperaturas y velocidades de deformación tales que permitan que se activen los procesos de deslizamiento de fronteras de grano. Esta tesis muestra los resultados de ensayos de tracción a temperaturas elevadas hechos en un acero de bajo carbono y baja aleación que presenta a 800°C elongaciones de hasta 200%. La microestructura del acero se analizó para calcular el tamaño de grano y su distribución, así como su interacción después de la deformación de las probetas, encontrándose descohesiones, granos de ferrita restaurados y la eliminación de la estructura bandeada, que son evidencias de la superplasticidad del material. Además, mediante microscopia electrónica de barrido se identificaron los diferentes tipos de precipitados presentes en el material, así como los subgranos formados dentro de los cristales de ferrita. Particularmente para este acero, la ventana superplástica se encuentra en esfuerzos de cedencia entre 30 y 70 MPa y velocidades de deformación de a . Por otra parte, este comportamiento corresponde a los modelos propuestos por Ashby-Verrall y Vasin et al. lo que confirma el carácter superplástico de este comportamiento. Para ambos casos, aceros DP o HSLA, la microestructura tiene una función muy importante: para aceros DP la martensita es la responsable de disminuir el cociente esfuerzo de cedencia / esfuerzo de tracción y para aceros HSLA, la ferrita requiere una fase dura (perlita) que evita el crecimiento del grano, sin endurecer el material permitiendo a los granos deslizar y rotar como lo requiere el comportamiento superplástico.