Nuevos aceros pulvimetalúrgicos de elevada resistencia obtenidos mediante sinterización con adiciones de aleaciones maestras específicamente diseñadas

Resumen

Se ha analizado el concepto de aleación maestra como medio para obtener aceros pulvimetalúrgicos de baja aleación con microestructuras específicamente diseñadas, buen nivel de propiedades mecánicas y que tienen en común en su composición elementos típicos de la metalurgia tradicional. Adicionalmente este método de aleación ayuda a superar los problemas de oxidación que han sido la principal barrera para utilizar en PM su amplio potencial. A lo largo del trabajo se expone detalladamente el desarrollo de aceros PM basados en la adición de una aleación maestra que contiene Mn. Para ello se ha tenido en cuenta tanto principios metalúrgicos como termodinámicos solventando así los múltiples inconvenientes que se han descrito para su procesamiento. Se han determinado los mecanismos de aleación que tienen lugar y por la versatilidad que presenta la aleación maestra se han estudiado diversos sistemas utilizando diferentes polvos base Fe. El presente estudio se hizo extensivo al Ni como un elemento de aleación adicional por sus atractivos metalúrgicos como parte de la composición de los aceros pulvimetalúrgicos. También se ha llevado a cabo un análisis exhaustivo de los mecanismos de aleación que tienen lugar durante el desarrollo microestructural, y se ha prestado particular interés al estudio de las zonas ricas en Ni que son típicas de materiales de elevada resistencia como los Distaloys. Siguiendo una ruta semejante se han diseñado y producido a nivel de laboratorio un conjunto de aleaciones maestras que contienen Si en su composición, para añadirlas a distintos polvos base Fe. La composición química de las aleaciones maestras se hizo a medida para obtener aceros PM sinterizados en fase líquida Master alloy concept has been analysed in order to obtain low alloyed PM steels with specifically designed microstructures and a good level of mechanical properties which contain typical alloying elements from wrought steels in their composition. Additionally, this alloying method helps to overcome the oxidation problems which have been the main barrier for their use in powder metallurgy. Along the work, the development of steels based on a Mn-containing master alloy is presented. Metallurgical concepts as well as thermodynamics have been taken into account in order to solve the described processing problems. Alloying mechanisms have also been determined and, due to the versatility that the master alloy shows, many systems have been studied using different iron based powders. The present study was extended to Ni as an additional alloying element because of its metallurgical attractiveness as part of the chemical composition of PM steels. An exhaustive analysis of the alloying mechanisms taking place during microestructural development was carried out. Special efforts were dedicated to studying the Ni rich areas which are typical of high strength PM materials such as Distaloys. Following a similar route, a set of Si-containing master alloys has been designed and produced under laboratory conditions to be added to different iron based powders. The chemical composition of the master alloys was tailored for obtaining liquid phase sintered PM steels.