Estudio de las transformaciones de fase en aceros microaleados con Nb y Nb-Mo. Relación entre microestructura y propiedades mecánicas

Resumen

Durante la laminación en caliente, el acero experimenta cambios significativos, por lo que resulta esencial el control de las variables que actúan en el proceso. Estas variables pueden influir de manera notable tanto en la microestructura final como en las propiedades mecánicas obtenidas. En este contexto, surge la necesidad de profundizar en la relación existente entre los parámetros de proceso, la microestructura formada, así como las propiedades mecánicas resultantes. La presente tesis se ha centrado en el análisis de las transformaciones de fase y en el estudio de la relación existente entre microestructura y propiedades mecánicas, en aceros de bajo contenido en carbono microaleados con Nb y Nb-Mo. El trabajo se enmarca dentro de los siguientes proyectos: ¿Estudio de los mecanismos de transformación en aceros microaleados y de baja aleación utilizando técnicas de caracterización avanzadas¿, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MAT2009-09250) y ¿Modelización de las transformaciones de fase en aceros microaleados Nb-Mo¿ financiado por el Gobierno Vasco (PI2011-17). Con el fin de conocer las microestructuras presentes tras un proceso de laminación en caliente, se han realizado ensayos de dilatometría a diferentes velocidades de enfriamiento, a partir de los cuales se han construido los diagramas de enfriamiento continuo (diagramas CCT) para cada acero. A su vez, se ha llevado a cabo una caracterización de las microestructuras formadas. Para ello, se han empleado diferentes técnicas de caracterización: microscopía óptica y microscopía electrónica de emisión de campo (FEG-SEM). La caracterización microestructural se ha completado mediante la técnica de EBSD (Electron Backscattered Diffraction), con la cual se han cuantificado los tamaños de unidad cristalográfica. Finalmente, mediante análisis estadístico se han obtenido ecuaciones para predecir las temperaturas de inicio de transformación, a partir de las cuales se han construido los diagramas CCT para diferentes composiciones y condiciones de austenita de partida. A su vez, se ha desarrollado un modelo capaz de predecir la evolución de la fracción transformada, de acuerdo con la ecuación JMAK. Por otra parte, se ha obtenido un ajuste para predecir los tamaños de unidad cristalográfica y los valores de dureza Vickers, en función de las variables actuantes en el proceso de laminación en caliente (composición química, velocidad de enfriamiento y tamaño de austenita previa a la transformación). Los ciclos termomecánicos diseñados persiguen alcanzar dos condiciones de austenita previa a la transformación: austenita recristalizada y austenita deformada. Además de estudiar el efecto de la deformación en la austenita, se ha evaluado la influencia del tamaño de austenita previa a la transformación de fase, la velocidad de enfriamiento y la adición de microaleantes (Nb y Mo). Para profundizar en la relación entre la microestructura presente y las propiedades mecánicas obtenidas, se han realizado ensayos de compresión plana. En este caso, se han estudiado las transformaciones de fase tras simulaciones de bobinado y se ha llevado a cabo la caracterización de las propiedades de resistencia mecánica y tenacidad. Para ello, se han realizado ensayos de dureza, de tracción y Charpy. La mejora de las propiedades se logra mediante el control de la microestructura presente, por lo que conocer la relación existente entre ellas resulta imprescindible. En relación a las propiedades de resistencia, se ha cuantificado la contribución de cada uno de los mecanismos de endurecimiento (solución sólida, tamaño de grano, dislocaciones, precipitación y presencia de fases secundarias) en el límite elástico. Respecto a las propiedades de tenacidad, se ha propuesto una ecuación en relación a la temperatura ITT(50%DB), que tiene en cuenta la presencia de heterogeneidades microestructurales.