Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros de alta resistenciaMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011MicroestructuraFerrita, perlita, bainita, martensita, cementita y austenitaFerritaMicrostructure of a fully ferritic, ultralow carbon steel. Marshalls etch + HF, 300.Solucin slida de carbono en hierro alfa que contiene otroselementos de aleacin comoslicio, cromo, manganeso o nquel.La solucin slida intersticialresponde mucho ms rpido a los tratamientos trmicos que lassustitucionales.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011La adicin de carbono al hierro aumenta el lmite elstico a T ambiente ms de cinco vecesMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011INTERSTICIALSUBSTITUCIONALLos elementos substitucionales como Si, Cu, Mn, Mo, Ni, Al y Cr tienen menor efecto en el refuerzo que los intersticiales.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011La resistencia de los aceros ferrticos depende del tamao de grano(relacin de Hall-Petch)El control de grano a travs de tratamientos termomecnicos, tratamientos trmicos y microaleacin es fundamental para el control de la resistencia y la tenacidad de la mayora de los aceros.Hall-Petch relationship in low-carbon ferritic steelsMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011La adicin de elementos de aleacin como Si, Cr y Mo estabilizan la ferrita.( -loop)Si, Cr, MoMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Ferrtico-PerlticosMicrostructure of typical ferrite-pearlite structural steels at two different carbon contents. (a) 0.10% C. (b) 0.25% C. 2% nital + 4% picral etch. 200El cero ms comunmente producido tiene este tipo de estructuraVigas para puentes y edificios, planchas para barcos y barras de refuerzo para las carreteras estn construidas con este tipo de aceros.El contenido en carbono determina la microestructura y por tanto las propiedadesMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011o Cementita >> o Ferritacontrolled by the ferrite matrixMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011La tenacidad de los aceros ferrtico-perlticos es unaimportante consideracin para su uso, ya que el contenido en carbono disminuye su capacidad de absorcin de energa en un test de Charpy.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Para mayor resistencia, se necesitaba la adicin de pequeas cantidadesde Nb,V,Ti lmite elstico hasta 500 MPa (acero HSLA) Despus de 1950s y 1960s Laminacin controlada : obtencin degrano fino durante la laminacin en caliente, eliminando el tratamiento denormalizado 1970s y 1980s, Laminacin controlada + Enfriamiento controlado TMCP (Thermomechanical control processing)Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros predominantemente C-Mn (microestructura Ferrtico-Perlticos) Utilizados extensamente en ingeniera civil y qumica Lmite elstico hasta 500 MPa (templado y revenido hasta 700 MPa)Aplicaciones: edificios, puentes, tanques de presin, barcos, plataformas, tuberas.A principios de 1950s, el acero estructural era diseado a partir de afino de grano ferrtico (aumento de resistencia y tenacidad) de los aceros ferrtico perlticos.Evolucin histricaMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Un aumento del 1% Mn produce un aumento de la resistencia del acero del 14% (endurecimiento por solucin slida). Aumenta tambin la tenacidad.El Mn expande la estabilidad de la austenita.Todos los aceros para eliminar el FeS. Este incremento afecta a: soldabilidad: Al aumentar el contenido en C y Mn la soldabilidad baja fragilidad: Aumenta al subir el contenido en CAutomocin:se busca alta resistencia y buena soldabilidad bajo contenido en C (0.06%)Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Se desarrollaron en origen como laminados planos para el oleoducto deAlaska, al final de los aos 60.Se aplica a aceros al carbono con pequeas cantidades de Nb y/o V.Adicin de otros elementos como Al y Ti. El Mn se encuentra en solucin slida (1.5%) Contenido en elementos de aleacin menor de 0.1 % y resistencia dos otres veces superior a los aceros al Mn.aceros que presentan un tamao de grano pequeo como consecuenciade la adicin de elementos afinadores de grano y/o endurecidos porprecipitacin mediante la formacin de carburos o nitruros as como porcontrol del enfriamientoMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011El afino del tamao de grano ferrtico mejora tanto la resistenciacomo la tenacidadEl bajo contenido en C, del acero, facilitar la soldabilidad%C %Mnmejora soldaduraNb, V, Ti Precipitados establescontrol microestructuralLaminado controlado con enfriamiento rpidoferrita fina(o)HSLA: 350 to 850 MPa = 3(o)aceros al carbono sin elementos de aleacin industria del automvil (reduccin de peso) tuberas que operan a bajas temperaturas (conduccin a mayor P) placas para la industria naval industria de la construccin (reduccin de secciones)Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011HSLA atractivos para aplicacionesestructurales-Relacin precio / resistencia competitiva(se cuotan en trminos de aceros al carbono)-La reduccin en seccin que supone suaplicacin es una ventaja.- En normalizados evitan la microestructura gruesa tpica de lassecciones gruesas-En templados y revenidos evitan el aumento de la Ms que producen lassecciones grandes y por tanto la disminucin del % de MGeneral comparison of Charpy V-notch toughness for a mild-carbon steel (ASTM A 7, now ASTM A 283, grade D),an HSLA steel, and a heat-treated constructional alloy steelMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Precipitados: Nb(C,N), V(C,N), AlN, Ti (C,N), CuMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Aceros para mayorresistenciaAceros de automocinMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Lotus Engineering conducted a study replacing mild steels with high-strength steels in the body in white (BIW) of a crossover utility vehiclea 2009 Toyota Venza. The HSS-intensive BIW (shown) was about 16% lighterand 2% cheaperMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros de primera generacin.Ferrtico-perlticos. TS 760 Mpa y YS 540 MPa.CharpyV tenacidad 7 a 14 J, siendo este parmetro el que msnecesitaba ser mejorado para alcanzar el potencial.Aceros de segunda generacin. Se introducen en 1986. West German grade 26MnSiVS7 (nominal composition: 0.26C-0.70Si-1.50Mn-0.040S-0.10V-0.02Ti). Contenido en C reducido 0.10-0.30%. Ferrtico-perlticos o con estructura acicular de ferrita (suprimiendo la transformacin perlticaaadiendo un 0.10% de Mo). El Ti mejora la tenacidad.Effect of cooling rate on the yield strength and Impact of three grades of forgings: 1030, 1524V, and 1524MoVMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros de tercera generacinSe introdujeron en USA en 1989.Temple directo desde la forja, paraproducir estructuras de placas de martensita con carburosuniformemente repartidos.Microstructure of a third-generation microalloy forging steel, which consists of lath martensite and uniformly distributed auto-tempered carbidesLa temperatura Mf relativamentealta y el efecto de masa de la forja, resulta en estructuraautorevenidos, con excelentetenacidad y una dureza de 38 a 43 HRC . Secciones de hasta 50mm se han producido.The 20 J (15 ft lbf) energy absorbed criterion used to qualify older alloys no longer applies.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Impact transition temperature profile of a third-generation microalloy steel in CharpyV-notch testing. New alloys maintain adequate toughness to 60 CThe newest generation of microalloy forging steels (1989) has five to six times the toughness at 30 C (20 F) and twice the yield strength of second-generation materials.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Comparison of impact transition properties for third-generation microalloy steel to standard quenched and tempered carbon (1040) and alloy (4140) steel grades. All materials tested at 40 HRC hardnessNo special forging practices are required except for the use of a water-cooling system!!!Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Factores que han favorecido el desarrollo de estos acerosAhorro de material. Componentes ms ligeros. Mayores resistencias. El uso cada vez ms creciente de la soldadura.Alta resistencia con procesos industriales sencillos ya que ni el Nb ni el V seoxidan (til para aceros semicalmados). El Nb, y en menor medida el V, retrasan la recristalizacin de la austenita, loque a su vez se traduce en un menor tamao de grano de sta.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros HSLARecursos CienciaFabricacinDesarrollo del procesoSoldableTenazConformableAhorro de pesoSeguridadConservacin deenergaConservacin dematerialMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Procesos TermomecnicosLaminacin controladaLaminacin por debajo de la temperatura de recristalizacin de austenita.Elongacin de los granos de austenita (forma de disco)Enfriamiento y transformacin en ferrita.Crecimiento de ferrita restringidapor geometria de los granos de austenita.Grano Ultrafino, potenciales reemplazos de los aceros de aleacin de altaresistencia (simplificacin de proceso evitando tratamientos trmicos complejoscomo recocido, temple y revenido, y mejora de la soldabilidad).Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011-El acero puede ser microaleado.-Clustering y precipitacin de Nb, Ti y B en la matriz deformada-Acumulacin de tensiones en la austenitadeformada-Aumento de la densidad de dislocaciones-Durante el enfriamiento poligonizacin y formacin de subgranos de bajo ngulo(3-5 micras)-Adicin continua de dislocaciones a los lmites de grano-Crecimiento del ngulo entre granos-Elementos de aleacin (Nb, Ti, B) segregarn y precipitarn (precipitacin inducidapor deformacin) el los lmites de grano consistentes en cmulos de dislocaciones.-Enfriamiento rpido o temple-La transformacin de fase comienza en las interfaces entre precipitados grandesno coherentes.-Se forman ferrita o bainita acicular preferencialmente, partiendo las zonas de austenita original en diferentes zonas.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011- La microaleacin (V, Nb o Ti) retrasa la recristalizacin de la austenita- Aumenta el rango de temperaturas a las que puede realizarse el laminado controlado.- Sin este efecto no se forman los granos con forma de disco y el refinode grano no se produce.Thermal cycles for conventional (a) and microalloy (b) steelsMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Recalentamiento (soaking) Importancia de la etapa de recalentamiento:- control de la cantidad de elemento microaleante en solucin- tamao de granoTemperatura de disolucin de los precipitadosVC: solucin completa a 920CVN: 1134CNb(CN), AlN y TiN: entre 1150 y 1300CTiN es el compuesto ms estable. Poca disolucin a las temperaturas normalesde recalentamiento.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Los precipitados no disueltos mantienen pequeo el tamao de granoaustentico durante el recalentamiento. Los elementos de aleacin en solucin:- controlan el proceso de recristalizacin- producirn endurecimiento por precipitacinAr1Ar3TypeAr3Ar1TypeAr1Ar3Reverse transfomationafter heavy deformationin regionTransformation/recrystrallizationafter heavy deformationin ( + ) or ( + ) regionTransformationafter heavy deformationin extremely under cooled regionTypeAr1Ar3Conventional TMCP LaminacinMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Deformacin a temperatura de recristalizacin de la austenita velocidad de recristalizacin rpida la deformacin por pasada excede un nivel mnimo crtico la recristalizacin se retrasa por la presencia de Al, Nb, Ti y V ensolucin formando pequeos precipitados durante el proceso delaminacin precipitacin inducida por deformacin Nb tiene un efecto retardante de la recristalizacin cuando est ensolucin en la austenita cuando la temperatura de laminacin se reduce, la recristalizacines ms difcil y alcanza un estado donde se para (Tnr, temperaturade no recristalizacin)Trstemperatura a la cual la recristalizacin es completaa los 15 s despus de una determinada secuencia delaminacinMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Deformacin a temperatura entre la temperatura de recristalizacin y Ar3 La precipitacin inducida por deformacin de Nb(CN) o TiC essuficientemente rpida para prevenir la recristalizacin antesdel siguiente paso de laminacin. La austenita deformada proporciona los lugares de nucleacin para laprecipitacin de carbonitruros y bloquea la subestructura la cual inhibela recristalizacin. Se acaba la laminacin por debajo de la temperatura de recristalizacin Se obtienen estructuras con morfologa alargada en la estructuraaustenticaMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 A temperatura entre Ar3y Ar1 Nuevo afino de grano Estructuras mixtas de ferrita poligonal (transformada de la austenitadeformada) y austenita deformada durante el proceso de laminacin Transformacin a ferrita El tamao de grano final de la ferrita depender de: tamao de grano austentico previo elementos de aleacin que retrasen la transformacin o velocidad de enfriamiento| velocidad mayor resistencia (menor necesidadde elementos aleantes)tamao de grano ferrtico ms finoformacin de martensita y bainitaMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Afino del tamao de grano ferrtico en la transformacin Proceso de control termomecnico (thermo mechanical control process,TMCP)Laminacin controlada (CR)Enfriamiento acelerado (AcC)Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Temperatura de laminacinControla el tamao de granoaustenticoEnfriamiento por aire forzadoControla la velocidad deenfriamientoMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011RECRISTALIZACIN CONTROLADARECIRSTALIZACIN CONTROLADA + ENFRIAMIENTOFORZADOMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 201120m 5mLaminacin convencional TMCPMicroestructura del acero TMCPMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 201120m 5mLaminacinconvencional TMCP1mUFGULTRA AFINO DE GRANO R+D>2000Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Ventajas InconvenientesAumento del lmite elsticoAumento de la tenacidadAumento de la vida a fatigaAumento de las propiedadessuperplsticasAumento de la resistencia a la corrosin Mejora de la resistencia a rotura porlmite de grano Disminucin del alargamientouniforme Dificultad de soldadura Propiedades a alta temperaturalimitadas Dificultad de formacin de granosultrafinos en secciones grandesMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Qu se ha conseguido?Tipo de laminacincomposicinTemprecalentamiento (C)Temp de laminacin (C)Reduccin espesorNmero de pasadasTamao de grano (micras)I 0.2C-0.03Nb 1000 600 20 8 mm 4 1.5I 0.2C-0.03Nb 1000 600 20 4 mm 4 1.5II 0.14C-0.02Nb-0.01Ti 950 700 55 5 mm 3 1II 0.15C-0.01Nb-0.01Ti 700 660 100 5 mm 6 1.5II 0.15C-0.03Nb-0.1Ti 700 660 100 5 mm 6 1.0III 0.3C-9Ni 550 550 50 5 mm 3 0.5Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Mecanismos de endurecimiento Endurecimiento por solucin slidaSe aumenta la resistencia de la red cristalina a la deformacin.Los tomos de soluto interactan con las dislocaciones de arista.Los tomos intersticiales (C, N) interactan con las dislocaciones de arista y helicoidales.El endurecimiento es directamente proporcional a la concentracin de soluto Endurecimiento producido por varios tipos de soluto sustitucionales en la red de ferritaEndurecimiento producido por varios tipos de soluto intersticiales en la red de ferrita Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Factor de endurecimiento Distorsin de la redSoluto Masa atmica rel. Ao/lwt% (MPa) Ao/lat% (MPa) (Aa/a)/lat% (%)C 12 5544 1188 0.869P 31 678 384 0Mn 55 39 44 0.020Mo 96 31 31 0.020Cr 52 -31 -29 0.019Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Estos aceros tienen en general cantidades de P pequeas y adicionespequeas de mltiples elementos para endurecimiento por solucin slidasubstitucional. Weathering steelsAtmospheric-corrosion resistance of a proprietary high-phosphorus HSLA weathering steel (Cor-Ten A). Composition of weathering steel: 0.12% C (max), 0.20 to 0.50% Mn, 0.07 to 0.15% P, 0.05% S (max), 0.25 to 0.75% Si, 0.25 to 0.75% Cu, 0.30 to 1.25% Cr, and 0.65% Ni (max)Tambin existen composiciones propietarias con contenidos mayoresde P (0,05 0,15%), para mejorar la resistencia a la corrosin.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Endurecimiento por afino de tamao de granoHall and Petch (1950): Mde un metal policristalino:donde 0y K son constantes.Los lmites de grano impiden el movimiento de las dislocaciones, lo quehace que la deformacin plstica sea ms difcil cuanto ms pequeo seael tamao de grano.0 yKdo o = +Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011ASTM n Grano om (MPa)5 Grueso 2508 Fino 30012-13 Muy fino 500Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Endurecimiento por dispersin de precipitadosLos precipitados se formarn durante la transformacin ob) La dislocacin cuando se encuentra con una partcula deformable, la atraviesa, incrementando la Energa del sistema.a) La dislocacin cuando se encuentra con una partcula no deformable, la rodea mediante el mecanismo de Orowan.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Precipitados muy duros: Obstculos muy dbilesAunque la dislocacin puede cortar el precipitado tiene otros modos depoderlo sobrepasar, por deslizamiento cruzado mltiple. Estos otros modos se dan ms fcilmente cuanto ms pequeo es el precipitado y ms grande es la energa de defecto de apilamientoMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 La distancia de separacin entre partculas, muchas veces, es mejorexpresarla en fraccin volumtrica de partculas:c o o o2 / 3fm y+ =omen ausencia de partculasf fraccin volumtrica de partculasLa densidad de dislocaciones aumenta rpidamente con la deformacin, porque las partculas producen un patrn de deformacin complejo.Los loops alrededor de los precipitados producen movimiento de dislocaciones secundarias que intersectan a las primarias, produciendo endurecimiento con la deformacin.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011HSLAMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros microaleados al VanadioEl vanadio forma precipitados muy pequeos (5-10 nm) de V(CN) en la ferrita durante el enfriamientoNo son tan estables como los de Nb y estn en solucin durante el laminado.El poder reforzante del V es entre 5 y 15 MPa por 0.01 wt%VDependen de la velocidad de enfriamiento para suformacin. En la grfica efectoen un acero con 0,15% de V.Coarse V(CN)V(CN) remains in solutionMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros microaleados al NbEl incremento en la resistencia depende del tamao de los precipitados.El Nb es un afinador de grano mejor que el VAdicin ptima 0.02 to 0.04%, (1/3 queV)Aumenta de 35 a 40 Mpa por cada0.01% wt% NbSe deben evitar temperaturas de acabado elevadas y pasos de laminadopequeos para evitar una estructura de tamao de grano mixta o widmanstatten en la ferrita, con resistencia heterognea.Carbide sizeMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011V-NbMejor Lmite elstico que con los elementos por separado.Normalmente el NbCVVN > AlN > TiN > NbNMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Precipitacin y crecimiento de precipitadoPrecipitacin en la austenita La precipitacin depender de :concentracin de solutodisolucin parcial del carbo/nitruroLa precipitacin en austenita es muy lenta(horas).La situacin cambia cuando hay un procesode deformacin en caliente de la austenita:- dislocaciones- celdas de dislocaciones- subgranosMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Precipitacin durante la descomposicin de la austenita ( o)Aparecen alineados en dos direcciones mientras que en la tercera estn desalineados.Nuclean en la interfase austenita/ferrita y crecen paralelos a ella.Presentan morfologa de lmina y es el resultado del tipo de crecimiento de la ferrita.La separacin de los precipitados aumenta:al aumentar la temperatura de transformacin oal disminuir el contenido en C. Lo mismo ocurre con respecto al tamao.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Precipitacin en la ferritaSi la velocidad de enfriamiento es rpida la precipitacin en la interfase o puede evitarse.Si se calienta la ferrita tiene lugar la precipitacin dislocaciones. Crecimiento de precipitados (Ostwald Ripening)Al calentar el acero a elevadas temperaturas. Las partculas ms grandes crecen a expensas de las ms pequeas.(sin cambio en el contenido de soluto de la matriz). CAUSA: Reduccin de la energa asociada al rea de interfase. Cmo tiene lugar el proceso?Ec. de Gibbs-Thomson. ln(Sr/S) = 2Oo/RTrdondeSr= contenido de soluto en equilibrio con la partcula de radio rS = solubilidad de equilibrio real (partcula infinitamente grande)O = volumen molar del precipitadoo = energa interfacial precipitado-matrizMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Hiptesis para derivar la ecuacin: precipitado esfrico la energa interfacial no depende de la direccin Un precipitado pequeo tiene una gran cantidad de soluto en la matriz prxima alprecipitado. Un gran precipitado tiene una menor cantidad de soluto prximo a la matriz.El tamao del precipitado viene dado por:r3 r30= 8 DoOSt/9RTAl aumentar la temperatura, la difusin tiene lugar de las zonas de matriz ms concentradas en soluto a las de menor concentracin. Como el precipitado estaba en equilibrio con su matriz (ec. de Gibbs-Thomson), al variar la concentracin de la matriz, el precipitado pequeo se disuelve para contrarrestar el efecto anterior. El proceso contrario tiene lugar para el precipitado grande. Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros HSLA de ferrita acicularTienen una estructura de ferrita acicular muy fina.Endurecimiento por adiciones de Mn, Mo y/o BNb se puede usar para endurecimiento por precipitacinElevada densidad de dislocaciones y granos finos y elongadosSe obtienen preferentemente por enfriamiento por aire.Combinacin inusual de alto lmite elstico (415 to 690 MPa), alta tenacidad y buena soldabilidadUtilizacin en tuberas en condiciones rticasImpact toughness and yield strengths of 25 mm (1 in.) thick, controlled-rolled, ultralow-carbon bainitic steel plate. In addition to the molybdenum contents shown, nominal contents of other alloying elements included 0.024 to 0.027% C, 0.92 to 1.00% Mn, 3.54 to 3.63% Ni, and 0.050 to 0.055% NbMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros Intersticial-Free (IF)El contenido en C y N es reducido durante el proceso de produccin a niveles bajsimos.Pequeas cantidades de elementos comoTi y NbResistencia muy baja Ferrticos 100% (0.001% C)Componentes de automocin queendurecen durante el ciclo de curadode la pintura (175 C, 30 min). Precipitacin de MC y MN y M(CN)El carbono difunde de la ferrita a la austenita lo que produce un aumento de la dureza de la austenita ( se forma martensita al enfriar), dando lugar a ferrita blanda y martensita ms dura.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Aceros IF Endurecidos por solucin slidaAdicin de P hasta 0.10 % (normalmente 0.005-0.01%)10 MPa de aumento cada 0.01% de P Lmite elstico entre 220-260 MPa Buena formabilidad en fro Bajos niveles de C y N (se les suele adicionar Ti y Nb)Aceros IF con pequeas adiciones de P, Si y Mn (IF-HSS)alta resistenciaMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Aceros DP (Dual phase) o multifase Estructura ferrtico-martenstica (80-20) Recocido en Ar1-Ar3(-o) (intercrtico) La resistencia depende de la cantidad de martensita (normalmente 15%) alcanzndose valores de 800 MPa Presenta una razonable deformabilidad Se le aade Si, Cr y Mn para aumentar su dureza, asegurando la obtencin de martensitaAr1 The temperature at which transformation of austenite to ferrite or to ferrite plus cementite is completed during cooling.? Ar3 The temperature at which austenite begins to transform to ferrite during cooling.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Ferrite-martensitemicrostructure of a dual-phase steel (0.06% C, 1.5% Mn; water quenched from 760 CMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Tensile and forming properties of dual-phase steels and interstitial-free (IF) steels. (a) Strength-elongation relationships for various hot-rolled sheet steels. Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Formacin de Austenita durante el recocido IntercrticoLa nucleacin de austenita en la perlita o en los lmites de grano de laspartculas de cementita se produce de manera casi instantnea.Rpido crecimiento de la asutenita hasta que los carburos se disuelven.Crecimiento lento de gamma en alfa.Controlado por difusin de C en austenita a alta T (850 C)Difusin de Mn en ferrita (o a lo largo de los lmites de grano) a baja T (750 C)Finalmente, equilibrado muy lento de alga y gamma controlado por la difusin de Mn en austenita, bajo condiciones de un recocido muy largo a bajas temperaturas.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Kinetics of austenite formation in 0.12C-1.5Mn steelMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Transformacin de AustenitaEl contenido en carbono de la austenita est fijado por la T de recocido intercrtico, por lo que la capacidad de incrementar la resistencia depende de la TLa martensita se forma en un proceosin difusin.La martensita hereda el contenido de la austenita, mucho mayor que el original.La % de austenita vara con la temperatura intercrtica y el %C del acero.Percentage of austenite formed at various intercriticaltemperatures for 1.5% Mn steels containing 0.005 to 0.12% C paraequilibriumconditions).Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Con temple en agua toda la gamma transforma en martensita (estructuraclsica).A velocidades de enfriamiento menors (temple en aceite), partculas de austenita retenida muypequeas.Esta austenita es estable a T ambiente y transforma en M bajo deformacin plstica.MartensiteHigh dislocation densityMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Propiedades mecnicas de los aceros DUPLEXEndurecimiento por deformacin y lmite elsticoNo muestran un punto de cambio elstico/plasticoLa combinacin de elevadas tensiones residuales y una elevada densidad de dislocaciones mviles en la ferrita, hacen que la deformacin plstica se produzca a bajas cargas.Endurecimiento por deformacin1. 0.1-0.5% deformacin, high rate. Eliminacin y creacin de tensionespor incompatibilidad de las fases.2. 0.5-4% deformacin, transformacin de la austenitaretenida3. 4-18% deformacin, formacin de maraas de dislocacionesMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011DuctilidadLa cantidad de austenita retenida es la explicacin a la gran ductilidad de estos aceros.Materials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 Aceros TRIP Composicin de los DP y TRIP C 0.1-0.4% (lo ms bajo posible para mejorar soldabilidad) Mn 1-2.5% Cr y Mo hasta 1.2% (los dos juntos) Si 1-2.5% Al 1-2.5% Nb, Ti y V como afinadores de granoMaterials Avanats Mster Qumica Avanada 2011 La cantidad de plasticidad dependedel volumen de martensita induciday de la magnitud de deformacincorrespondiente a la martensita. La austenita residual no es superior al 4 vol%. La formacin de ferrita y bainitaenriquece o elimina los elementosde aleacin en la austenita residual estabilizndola (estabilizacinqumica). La formacin de las fases anteriorestambin provoca la disminucin del tamao de grano austentico.