Effect of high ai additions on the austenite microstructure evolution of C-Mn and Nb microalloyed steels during hot deformation

Résumé

En los últimos años se han desarrollado nuevos conceptos de aleación de aceros. Un ejemplo de ello son los aceros TRIP, los cuales, se consideran buenos candidatos para la industria de la automoción debido a su excelente balance resistencia-ductilidad y buena conformabilidad. Las propiedades mecánicas de este tipo de aceros derivan de una microestructura constituida por varias fases a temperatura ambiente: ferrita, bainita y una fracción minoritaria de austenita retenida (<10%). Durante la deformación plástica, la austenita retenida transforma en martensita proporcionando altos niveles de elongación uniforme. Generalmente, esta microestructura multifásica se obtiene a partir de un ciclo térmico en dos etapas utilizando adiciones de Si de hasta un 1.5%. Sin embargo, altos contenidos de Si resultan perjudiciales para la calidad superficial del acero y dificultan el proceso de galvanizado. Por este razón, en la actualidad se propone la sustitución parcial o total del Si por el Al. Numerosos trabajos de investigación han mostrado a este respecto que las propiedades mecánicas de aceros TRIP tipo CMnAl y CMnAlSi son comparables a las obtenidas en los aceros microaleados con Si convencionales. Sin embargo, si bien se han publicado datos que indican que el Al ejerce una influencia en los niveles de tensión y en las cinéticas de ablandamiento dinámico, poco se sabe de su efecto cuando estos aceros son deformados en caliente. El objetivo del presente trabajo consiste en investigar el efecto que tienen altos contenidos de Al en las cinéticas de ablandamiento estático de la austenita de aceros C-Mn y microaleados con Nb durante la laminación en caliente. Para ello, se han estudiado las cinéticas de ablandamiento estático de aceros con alto contenido de Al mediante ensayos de torsión de doble pasada y se ha cuantificado el efecto de dicho elemento. Además, se han realizado temples para el análisis microestructural y el estudio de la precipitación en estos aceros durante el ablandamiento. El efecto del Al ha sido entonces incorporado en una ecuación empírica para la predicción de las cinéticas de recristalización de la austenita. Por otro lado, existe una tendencia cada vez mayor a desarrollar modelos basados en fundamentos físicos. Estos últimos presentan algunas ventajas sobre las ecuaciones empíricas: no se limitan a las condiciones para las cuales fueron desarrollados, y además, proporcionan una visión importante de los procesos que tienen lugar durante la laminación en caliente. Por esta razón, en el presente trabajo también se ha investigado la aplicabilidad de un modelo físico que tiene en cuenta el efecto de la restauración y recristalización simultáneamente, con el fin de evaluar el efecto del Al. También se ha analizado el comportamiento de estos aceros en condiciones de deformación múltiple para estudiar la interacción entre los mecanismos de ablandamiento (restauración-recristalización) y endurecimiento (solución sólida-precipitación). Se han definido las temperaturas críticas de recristalización y se han identificado los regímenes de evolución microestructural para los distintos aceros, analizando en cada caso, los mecanismos que conducen a una acumulación de la deformación. Finalmente, se ha analizado el efecto que tienen las adiciones de Al y de Nb sobre la evolución microestructural de la austenita en condiciones de laminación en caliente más próximas a la realidad. Estas secuencias de deformación han sido diseñadas según la estrategia de Laminación Controlada Convencional: durante las pasadas de afino la microestructura austenítica se refina mediante ciclos sucesivos de recristalización, mientras que en la etapa de acabado, los granos deformados reemplazan a aquellos equiáxicos. De esta manera, se generan mapas de proceso relevantes para la industria que permiten la optimización de los parámetros de proceso entre otros.