Desarrollo de carril bainítico para ser producido con enfriamiento controlado de esprays de agua

Abstract

Las autoridades ferroviarias demandan cada vez más carriles con menores costes de ciclo de vida frente a condiciones más exigentes de alta velocidad y carga. El enfoque tradicional en el desarrollo de sus nuevos aceros ha sido aumentar la dureza para abordar las propiedades en uso de desgaste y fatiga por rodadura;. En un principio, enriqueciendo la composición del acero con más carbono y aleantes. En las últimas dos décadas, como alternativa para bajar el contenido en aleantes, se ha extendido el uso de enfriamientos acelerados en aceros perlíticos eutectoides y recientemente hipereutectoides. A pesar de ello, estos aceros para carril pueden estar alcanzando sus límites de dureza sin comprometer otras propiedades como ductilidad o tenacidad. En este contexto surge la alternativa de emplear carriles con microestructuras bainíticas. Algunos fabricantes están desarrollando y patentando estos grados de acero mientras no existe una norma para regular su fabricación. Cada fabricante desarrolla carriles con un tipo de microestructura (bainita convencional o libre de carburos) en su propio proceso de tratamiento térmico (sprays de agua, baños de polímeros, natural al aire o con aire comprimido). En la presente tesis se ha abordado el desarrollo de carril con microestructura bainítica libre de carburos para ser producido en la línea de cabeza endurecida del tren de carril de ArcelorMittal de Gijón. Esta línea tiene la singularidad de ser un proceso único, desarrollado e implantado internamente en ArcelorMittal, cuyas actividades de I+D fueron supervisadas y desarrolladas también por el autor de esta tesis. Se comenzó con una detallada revisión del estado del conocimiento. Se diseñaron varias composiciones apoyándose en modelos termodinámicos y de predicción de propiedades mecánicas. Se colaron lingotes y laminaron en laboratorio. El tratamiento térmico se diseñó atendiendo a las ventanas de proceso, a un modelo de simulación y a los diagramas CCT. En una planta piloto se simuló el tratamiento térmico y, finalmente, se hicieron pruebas industriales y de soldadura. Las propiedades del producto se validaron mediante ensayos de calificación y ensayos de desarrollo propio para propiedades en uso. Los resultados demuestran que el carril desarrollado, gracias al proceso aplicado, supera con creces a los perlíticos y bainíticos libres de carburos existentes (TATA B360), con un coste en aleación mucho menor que carriles con bainitas convencionales al aire en desarrollo (DB CrB1400)