Comportamiento de un acero microaleado al boro en el conformado. Influencia de las variables del proceso de fabricación
Ing. Juan Carlos Gozalvez, gozalvez@com.uncor.edu Ing.Elvio Jose Lenta, lentcimm@inti.gov.ar Lic. Reinaldo Mancini, mancini@inti.gov.ar Ing. Carlos Oldani, coldani@com.uncor.edu
%C %Mn %P %S %Si %Cr
Nº 1 0.043 0.23 0.007 0.005 0.03 0.01 Nº 2 0.033 0.21 0.009 0.009 <0.03 0.02
%Ni
0.02 0.02
%Mo
-
%Al
0.048 0.044
%Cu
0.01 0.01
TABLA Nº 1- Composición química de los aceros utilizados
Temperatura de Tratamiento ºC
650 650
700 700
740 740
Cfin ppm
26 30
50 80
45 50
Propiedades mecánicas
R02 (MPa)
Rm (MPa)
%A
%Af
117
302
38
0
125
301
40
0
116
301
40
0
93
292
43
0
145
306
42
0
100
280
41
0
TABLA Nº 2 – Resultado de aceros descarburados en distintas condiciones de atmósferas reactivas y temperaturas
Acero
1 1 bis 2 3 4 5
Cfin ppm
% Skin Pass
50 0.48 50 0.48 50 1.18 50 1.58 50 1.7 50 3.43
% Predeform.
1 1 0 0 0 0
Envejecido
no si si si si si
Propiedades Mecánicas
R0,2 MPa
121 157 184 176 184 216
Rm MPa
%A uniforme
%Af
259
26.9
0
310
16.7
0
302
26.8
0
306
24.6
0
315
21.8
0
Indice BH MPa
0 0 0 0 0
TABLA Nº 3 – Muestras de acero N°1 recocidas a 700ºC 2 horas en atmósferas con punto de rocío superior a 28ºC enfriadas hasta 450ºC en el horno y luego al aire y envejecida después de la deformación superficial a 170ºC durante 60 minutos.
INTRODUCCIÓN
Las exigencias de la industria en cuanto a poder fabricar piezas con un alto índice de deformación plástica sin los inconvenientes que trae la presencia de átomos intersticiales han originado el desarrollo de aceros de muy bajo contenido de carbono y nitrógeno en solución sólida, que se conocen con el nombre de IF. Algunos aceros de esta familia tienen a su vez la característica de poder envejecer a la temperatura de horneado (BH) utilizada en túneles de pintura, este tipo de acero se conoce con el nombre de IF-BH. Las bajas concentraciones de C y N se consiguen con el agregado de Ti, Nb, Zr y V. Una vía alternativa es descarburar el acero líquido en vacío (RH) para reducir el porcentaje de carbono entre 20 y 50 ppm. y neutralizando el N con Al.
EXPERIENCIAS Y RESULTADOS
En el laboratorio del CEMCOR-CIMM se están estudiando aceros con muy bajo contenido de carbono, entre 20 y 80 ppm con capacidad de endurecimiento por horneado (BH), a partir de aceros calmados al aluminio. Aprovechando el recocido que se realiza en campana a las chapas deformadas en frío se podría introducir una atmósfera reactiva de forma tal de reducir el contenido de carbono pero conservando la calidad superficial de la chapa. En las experiencias de laboratorio se emplearon los aceros calmados al aluminio que muestra la tabla 1.
Los resultados indicados en la Tabla 2 fueron obtenidos recociendo en atmósfera húmeda de N2-15% H2 con un punto de rocío superior a 28ºC. Se observa que los aceros con concentración de C entre 25 y 100 ppm no envejecen a temperatura ambiente ni en los ensayos de Bake Hardening.
En la Tabla 3 se exhiben las propiedades mecánicas de muestras recocidas a 700ºC en atmósfera con punto de rocío superior a 28ºC. Se puede apreciar que después de un skin-pass y envejecido a 170ºC durante 60 minutos no envejecen.
Las experiencias posteriores con punto de rocío menor a 28ºC se muestran en la Tabla 4, en este caso sí se observa la aparición del endurecimiento producido por el horneado a 170ºC. La Tabla además evidencia que distintos grados de deformación superficial no han influido en el resultado del BH.
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Las experiencias realizadas indican las condiciones experimentales que limitan la obtención de una adecuada respuesta al BH. En atmósfera más oxidante la ausencia de envejecimiento, o su equivalente la deformación Lüders, se debería a la formación de dipolos C-O que inmovilizan al carbono(1). Para atmósferas con menor potencial de oxígeno los tratamientos mostraron una respuesta adecuada al BH lo que indicaría que en esas condiciones no se forman los dipolos C-O generando carbonos móviles necesarios para el anclado de las dislocaciones.
CONCLUSIONES
! Las experiencias realizada mostraron que es posible obtener aceros BH partiendo de aceros convencionales.
! Se probó además que un contenido bajo de carbono no es suficiente para garantizar respuesta al BH ya que ésta depende de las condiciones particulares de la atmósfera.
DESARROLLO FUTURO
El plan de trabajos contempla evaluar la influencia de estos tratamientos en las propiedades de conformado de las chapas.
Referencia: (1) B. F. Oliver, F. Garófalo, Trans. AIME Vol. 233, 1965 .p 1318
L.I.F
R0,2
Rflow
IBH=L.I.F - Rflow
Figura 1. Determinación del índice de endurecimiento (IBH)a través del ensayo de tracción.
Porcentaje de deformación superficial
0,60 0,60 0,73 0,73 0,97 0,97 1,25 1,25 1,64 1,64 1,93 1,93
R02
MPa
189 181 189 179 198 188 181 178 180 187 181 186
Limite inferior de fluencia L.I.F MPa 268 266 265 258 272 267 256 256 280 263 257 266
Indice BH
MPa
45 49 41 50 42 50 48 46 51 42 49 46
TABLA Nº 4 – Aumento en la tensión de fluencia de chapas recocidas en atmósfera reactiva (100 ppm de C) después de la deformación superficial (skin-pass) y envejecimiento a 170ºC durante 20 minutos (BH) determinado según fig. 1.
Equipamiento de laboratorio Utilizado
HORNO
LAMINADOR
Micro grafía Acero N°1 en estado de recepción (Laminado en caliente).
Acero N°1 laminado en frío (70%)
Acero N°1 enfriado rápida mente desde 650°C. Se observa que la recristalización se ha completado mientras que el proceso descarburante está en su etapa inicial
Acero N°1 Recocido en atmósferas descarburante.
Se observa la ausencia de carburos
Ver+/-
