Interaction of boron with other elements during austenite conditioning and phase transformation

Resumen

El boro es un elemento que se suele utilizar en la producción de aceros de alta resistencia por el efecto que tiene en la mejora de la templabilidad. Se obtenienen microestructuras bainiticas y martensíticas añadiendo una cantidad más reducida que en el caso de Mn, Ni, Cr y Mo. Hoy en día, la mayor parte del conocimiento metalúrgico sobre los aceros al boro esta estabilizado. Sin embargo, se obtinenen altas variabilidades en las propiedades mecánicas de los productos finales. El efecto complejo del B en la evolución microestructural y en las propiedades mecánicas es un campo que debe ser estudiado. Por ello, es necesario conocer el comportamiento del B en el procesado de los aceros para controlar las propiedades finales de estos aceros. La ventaja de utilizar nuevos métodos de caracterización abre una nueva ventana para analizar en mayor profundidad el comportamiento de B y su estado en cada etapa del proceso.El objetivo principal de esta tesis, es aprotar algo de luz en el efecto que proporciona el boro por sí mismo y cuando esta combinado con otros elementos de microaleación, en distintos fenómenos físicos que forman parte del procesado de aceros con contenido de carbono de 0.15-0.2%. Para conseguir este objetivo, la tesis ha sido dividida en tres secciones:Monitorización. El estado del boro y su distribución en el acero han sido investigados para diferentes composiciones y condiciones de procesado utilizando técnicas de caracterización como FEG-SEM con EDS y EBSD y TEM con EDS e EELS. Se ha evaluado la idoneidad de cada técnica para monitorizar el estado del B. A lo largo de la caracterización microestructural, se han utilizado el software Thermocalc y el método Stepwise utilizando productos de solubilidad para determinar la evolución de varios formadores de nitruros (B, Ti, Al, Nb) con la temperatura y la composición de los aceros. Además, se ha realizado una comparación de las temperaturas de disolución de los precipiatos entre los resultados experimentales obtenidos y los resultados obtenidos mediante estos dos tipos de simulación. De acuerdo con las observaciones microestructurales, el Ti es el único elemento que es capaz de mantener el B totalmente en solución, inhibiendo la precipitación de BN.Laminación en caliente. Se han realizado ensayos de torsión utilizando diferentes precalentamientos y condiciones de deformaciñon en una amplia cantidad de composiciones distintas para determinar las cinéticas de ablandamiento de los aceros. Las curvas de ablandamiento han mostrado que la combinación de B y Nb, es la combinación óptima para retrasar las cinéticas de recristalización. Utilizando los datos experimentales, una nueva ecuación empírica ha sido formualada con el fin de tener en cuenta el efecto del B por sí mismo o en combinación con otros elementos de microaleacion para definir t0.5.Transformación de fase. Se han realizado ensayos de dilatometría utilizando enfriamiento continuo con y sin deformación. Las temperaturas de transformación experimentales se han comparado con el modelo de transformación de Kirkaldy, concluyendo que a velocidades de enfrimeinto altas (>25ºC/s) el boro retrasa la transformación de fase de manera notable, obteniéndose microestructuras bainíticas/martensíticas aunque se utilicen velocidades de enfriamiento lentas. Además, una nueva variante de la ecuación de Kirkaldy ha sido propuesta tomando en cuenta la contribución del Nb y el B en la transformación de fase. Un estudio detallado sobre el tamaño de grano de austenita y en los parámetro de proceso en la templabilidad ha sido realizado para obtener las condiciones óptimas de procesado. Se ha visto que la segregación del B depende de la composición de los aceros y los parámetros aplicados como el precalentamiento, la deformación y la temperatura de mantenimiento.