Desarrollo de áceros pulvimetalúrgicos de alto rendimiento y elevada densidad mediante sinterización en presencia de una fase líquida

Resumen

TITULO: DESARROLLO DE ACEROS PULVIMETALURGICOS DE ALTO RENDIMIENTO Y ELEVADA DENSIDAD MEDIANTE SINTERIZACION EN PRESENCIA DE UNA FASE LIQUIDA #RESUMEN: En el presente trabajo se ha tomado como base el diseño y utilización de aleaciones maestras como vía para la obtención de nuevos aceros pulvimetalúrgicos de bajo nivel de aleación, elevadas propiedades y alta densidad. Para ello, en primer lugar, se ha analizado la posibilidad de introducir elementos de aleación con una elevada afinidad por el oxigeno identificando experimental mente las posibles rutas para su incorporación en los aceros por difusión, evitando, al mismo tiempo, su oxidación. En segundo lugar, se han reproducido diversas aleaciones maestras reportadas en la literatura, con el fin de realizar un estudio experimental y comprender así su comportamiento durante la sinterización cuando son mezcladas, en proporciones predeterminadas, con diferentes polvos de base hierro, se han contrastado también las predicciones teóricas basadas en Thermo - Cale con los ciatos experimentales publicados. Tomando como base esta información y haciendo uso del software Thermo - Cale, se ha procedido al diseño de nuevas aleaciones maestras compuestas por elementos de aleación seleccionados bajo criterios metalúrgicos y termodinámicos para conseguir, por un lado, la formación de líquidos a temperaturas inferiores o cercanas a la temperatura de sinterización y por el otro, una composición química final del acero adecuada para alcanzar una buena combinación de propiedades mecánicas. La densidad y propiedades mecánicas de los aceros tras el ciclo de sinterización se han analizado en función de la cantidad y tipo de aleación maestra utilizada, la cantidad de carbono total en la composición química final, la temperatura de sinterización y el tiempo de mantenimiento. Todo esto se ha realizado con varios polvos de base hierro. El desarrollo microestructural está determinado por la composición química de.las partículas del polvo base y de las reacciones que se pueden dar, a elevada temperatura, entre éstas y las partículas de las aleaciones maestras. The master alloy concept as a mean for obtaining high density low alloyed PM steels was revisited. In a first instance, several master alloys previously reported in the literature, were reproduced in order to carry out experimental sintering trials with the aim of understanding the behaviour of these master alloys, mixed in predetermined proportions, with a selection of Fe-based powders. As a secondary objective the aecuracy of theoretical predictions based on ThermoCalc calculations was compared against the reported experimental data. A conjunction of this information with additional experiments tending to determine the diffusion paths and rates of a diversity of elements in multicomponent Fe-based systems was used for identifying adequate alloy additions supported' by a computer aided alloy design approach. on these bases, several mater alloys nave been specifically designed, under metal1 urgíc and thermodinamic criterion, to provide the formation of wetting 1 i quid phases at low temperature and also, attractive mechanical properties of the steels. The as-sintered density and properties of the alloys is determined by the amount and type of master alloy used, total carbón content, the sintering temperature and time. The performance of the master alloys during sintering is shown for several commercially available Fe-based powders. The microstructural development of the steels is determined, both, by the chemical composition of the Fe-based powder and the chemical reactions taking place between the Fe and the master alloy particles during high temperature sintering. The influence of alloying and the sintering conditions on the final microstructure, density and mechanical properties is also discussed.