Investigation and mathematical modeling of the effect of microalloying on the microstructure of rebar steels during and after hot working

Resumen

El presente trabajo investiga el efecto de los elementos microaleantes (Nb y V) durante y tras la laminación en caliente de aceros corrugados, teniendo en cuenta las particularidades asociadas al procesamiento de esta clase de productos. La investigación se llevó a cabo mediante ensayos de laboratorio y la aplicación de modelos matemáticos desarrollados para estudiar las diferentes partes del proceso: la deformación en caliente y la evolución de la austenita, y la transformación de fase. Los aceros corrugados se concentran recientemente en los rangos de limite elástico de 400 MPa a 500 MPa, con tendencias a moverse hacia niveles cada vez más altos. En China, la ultima versión de la norma para aceros corrugados determinó los grados 400 MPa, 500 MPa y 600 MPa, y además impuso restricciones a la presencia de ciertas fases en la microestructura, como martensita y bainita, dirigido a incrementarla resistencia a seísmos. Debido a esto, se consolidó el uso de la microaleación en más de 200 millones de toneladas de aceros producidos anualmente. Teniendo en cuenta este cambio de escenario, el presente trabajo tiene como objetivo consolidar los últimos desarrollos realizados en esta materia. El trabajo empieza por introducir el escenario para la producción y aplicación de corrugados, cubriendo los diferentes aspectos que hicieron relevante el estudio de la microaleación en estos aceros. En el apartado dos, se lleva a cabo la revisión del estado del arte de la producción de los aceros corrugados. En este apartado se detallan las particularidades de los parámetros termo-mecánicos asociados a estos aceros. Además, se ha llevado a cabo una revisión de los aspectos metalúrgicos de la laminación en caliente de los aceros y del esfuerzo conducido a lo largo de los años para predecir, tras el uso de modelos matemáticos, los principales mecanismos que intervienen en la evolución de la microestructura durante la laminación en caliente. En el apartado tres, se detallan las composiciones químicas y las técnicas experimentales utilizadas para llevar a cabo el estudio. Los resultados y discusiones se muestran en los tres capítulos siguientes. Las particularidades asociadas a la evolución de la austenita son estudiadas en el apartado cuatro. El apartado cinco presenta el modelo desarrollado para predecir la evolución de la austenita durante la laminación en caliente de los aceros corrugados. Este apartado también incluye los resultados de ensayos de torsión con multipasadas, simulando secuencias de laminación industriales. Los resultados de las simulaciones físicas con comparadas con los resultados obtenidos del modelo matemático para su validación. El apartado cinco muestra los resultados de los estudios de transformación de fases. La primera parte del apartado muestras las curvas CCT obtenidas tras ensayos de dilatometria, y el efecto de la velocidad de enfriamiento, del tamaño de grano de austenita previo y de la presencia de Nb y V en la transformación. Se ha propuesto un modelo matemático para predecir las temperaturas de inicio y final de transformación, adaptando modelos previos de la literatura a los datos experimentales obtenidos. En la segunda parte, se discute la influencia de las microestructuras producidas en el comportamiento del palier de fluencia de un acero corrugado con 0.25%C. Los resultados de esto trabajo muestran que tanto el Nb cuanto el V tienen efecto en el endurecimiento de los aceros corrugados en los procesos de producción utilizados actualmente, y qué diferentes mecanismos están en juego para cada elemento.