Influencia de los parámetros microestructurales en la evolución del daño durante el conformado en caliente de aceros resulfurados

Resum

Los aceros con maquinabilidad mejorada o de fácil mecanizado, como los aceros resulfurados, presentan una baja ductilidad en caliente. Las operaciones de enderezado y las primeras pasadas de laminación donde ocurre la transición de estructura de colada a laminado resultan críticas, puesto que dependiendo de la condiciones de deformación, temperatura y velocidad de deformación pueden aparecer grietas tanto en la superficie como en el interior lo que provoca el rechazo del material aumentando el coste de la producción. Esta pobre ductilidad se atribuye también a la composición. La presencia de fases como FeS con bajo punto de fusión (<1000ºC) causan el ¿quemado del acero¿ con la consiguiente pérdida de ductilidad por la aparición de grietas intergranulares. Por otro lado, la alta fracción de volumen de inclusiones presentes en los aceros resulfurados disminuye la ductilidad, ya que las inclusiones de sulfuro de manganeso actúan como puntos de nucleación de cavidades, por decohesión de la intercara matriz-inclusión, y facilitan la propagación de grietas. Este problema se agudiza por la inevitable presencia de segregaciones. Este trabajo se ha centrado en los factores que pueden afectar al proceso de laminación y a la aparición de grietas tanto superficiales como internas. Se ha analizado la ductilidad en caliente de varios aceros resulfurados con diferente composición (con sin adiciones de plomo, bismuto, teluro). Para ello, se han realizado ensayos de torsión en caliente monótonos a diferentes temperaturas y velocidades de deformación adecuadas para simular las condiciones que se dan durante las primeras pasadas de la laminación (desbaste). Se ha realizado un estudio microestructural de la superficie del material bruto de colada. La presencia de marcas de oscilación, oxidación y otros defectos puede facilitar la aparición o propagación de grietas ya existentes durante el desbaste. También se ha realizado un detallado estudio de la distribución de las inclusiones de sulfuro de manganeso en diferentes zonas del material. Para ello, se ha utilizado el método de Esqueletización por Zona de Influencia (SKIZ) que permite cuantificar la heterogeneidad en la distribución de inclusiones. El tamaño, forma, fracción en volumen de inclusiones y en mayor medida su distribución influyen en la ductilidad intrínseca del material. Una distribución no homogénea afecta negativamente en la ductilidad, puesto que la presencia de aglomeración de inclusiones favorece la formación y propagación de grietas. A través de ensayos de torsión monótonos interrumpidos se ha estudiado la influencia de las inclusiones y su distribución en los mecanismos de nucleación, crecimiento y coalescencia. Por otro lado, se han estudiado también los mecanismos de ablandamiento (recristalización dinámica) que tienen lugar durante el conformado en caliente y su influencia en la ductilidad. También se ha estudiado la influencia de la estructura, material bruto de colada o laminado, en la ductilidad. Por último, se han realizado ensayos de torsión con inversión del sentido de la deformación. Estos ensayos han servido para estudiar la influencia del camino previo de deformación en la ductilidad.