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PhD Thesis, Leire García Sesma

Leire García Sesma

Leire Garcia Sesma

 

Título: Control de la secuencia de precipitación para reducir la dispersión en propiedades mecánicas de aceros microaleados con altos contenidos de Ti

Fecha: 13 de diciembre de 2019

Directora: Dra. Beatriz López Soria

Codirectora: Dra. Beatriz Pereda Centeno

 

Resumen

En los últimos años, se ha incrementado el interés por los aceros de bajo carbono y aleados con altos niveles de Ti (>0.05%), bien solo o en combinación con otros elementos microaleantes como son el Mo, Nb o V. Sus propiedades mecánicas se han estudiado en muchos trabajos, y se ha demostrado que con estos aceros es posible obtener límites elásticos superiores a 700 MPa, debido principalmente a los altos niveles de endurecimiento por deformación que se pueden alcanzar. Sin embargo, hay mucha menos información sobre su comportamiento durante la deformación en caliente. Esto puede ser especialmente crítico cuando se consideran combinaciones alto Ti-Nb. En los aceros bajo carbono, el Nb se añade principalmente debido al efecto que ejerce durante la deformación en caliente: retrasa las cinéticas de recristalización de la austenita, lo que conduce a microestructuras de austenita con mayor nivel de deformación acumulada antes de la transformación de fase, y a microestructuras transformadas más finas. En aceros microaleados con altos contenidos de Ti-Nb, se podría esperar una contribución adicional a la resistencia en este sentido. Sin embargo, para diseñar ciclos de laminación que puedan dar lugar a un acondicionamiento de la austenita previa a la transformación adecuado en estos aceros, es necesario disponer de datos experimentales y ecuaciones que tengan en cuenta el efecto de altas concentraciones de Ti en la evolución microestructural de la austenita.

Teniendo esto en cuenta, en la primera parte de la tesis se han realizado ensayos de torsión para investigar las cinéticas de recristalización y la evolución microestructural de los aceros durante la deformación en caliente. En este estudio han sido considerados un acero de referencia, acero CMn, y aceros microaleados con 0.03%Nb y diferentes concentraciones de Ti (0%, 0.05%, 0.1%, 0.15%). Así mismo, se ha caracterizado la microestructura de muestras templadas en diferentes condiciones para analizar las microestructuras recristalizadas, las cinéticas de crecimiento del grano y la morfología de los precipitados presentes después del precalentamiento y después de la aplicación de la deformación. 

Además de esto, cabe mencionar que uno de los problemas de la utilización de los aceros alto Ti en condiciones industriales es que, generalmente, se da alta variabilidad en sus propiedades mecánicas, como es el caso de la resistencia. Con el objetivo de entender los factores que dan lugar a este efecto, en esta tesis se han realizado también ensayos de torsión y dilatometría variando el ciclo termomecánico de deformación utilizado para acondicionar la austenita, así como las condiciones de simulación de bobinado final. 

En la segunda parte de la tesis, se describen los resultados obtenidos en las simulaciones de bobinado realizadas en dilatometría para aceros microaleados con Nb (0%, 0.03%, 0.06%) y Ti (0%, 0.05%, 0.1%) utilizando diferentes temperaturas de bobinado y velocidades de enfriamiento. Las microestructuras de las muestras obtenidas se han caracterizado mediante EBSD (Electron Back-Scatter Diffraction). Se han realizado medidas de dureza para analizar su comportamiento mecánico y definir el rango de estabilidad de las propiedades mecánicas. Además, se han estimado las diferentes contribuciones de los mecanismos de endurecimiento. Se ha observado que la disminución del endurecimiento por precipitación a temperaturas de bobinado inferiores a 625 ºC es la causa de la pérdida de propiedades mecánicas en las condiciones analizadas.

Por último, con el objetivo de acercase más a las condiciones de un proceso de laminación industrial, se han realizado simulaciones de conformado en caliente y bobinado mediante ensayos de torsión multipasada, aplicando dos ciclos termomecánicos diferentes para generar diferentes microestructuras de austenita previa a la transformación de fase. Tras la aplicación del ciclo termomecánico, las simulaciones de bobinado se realizaron aplicando diferentes velocidades de enfriamiento, 0.03 y 0.01 ºC/s, hasta una temperatura de bobinado en el rango de 500 a 650 ºC. Estas simulaciones se llevaron a cabo para los aceros con 0.03%Nb y diferentes concentraciones de Ti (0%, 0.05%, 0.1%). Las microestructuras resultantes se han caracterizado mediante microscopía óptica, EBSD y TEM. Se ha detectado una alta variabilidad en la resistencia mecánica de los aceros de alto contenido en Ti para ambos ciclos termomecánicos. Como conclusión, se ha observado que no sólo las condiciones de bobinado, sino también la secuencia de deformación y la deformación acumulada son un factor clave que debe tenerse en cuenta para estabilizar y optimizar las propiedades mecánicas en los aceros con alto contenido de Ti.

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