Estudio de la soldabilidad de aceros avanzados de nueva generación alto-manganeso austeníticos (Fe-Mn-Al-Si-C) de plasticidad inducida por maclaje (TWIP) microaleados con Ti

Abstract

In the present research work, the weldability of a high-Mn Twinning-Induced plasticity (TWIP) steel microalloyed with Ti (TW-Ti), by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process was studied. For which, a microstructural conditioning of the steel was carried out by different thermal and thermo-mechanical treatments, generating the base material (BM) for the welding tests. The stacking fault energy (SFE), thermal conductivity (?), equilibrium and metastable phase diagrams, transformation diagrams (TTT, CCT) and precipitation (PTT), solidification diagrams as a function of the cooling rate were determined, as well as the thermo-physical properties of the studied TW-Ti steel, using the JMatPro v9.1 simulation software. Given the limited information on the weldability of TWIP steels, particularly microalloyed with Ti, this work focused on the determination of optimal welding parameters in TW-Ti steel plates with thicknesses of ?5.6 mm and ?6.3 mm, which will lead to a good appearance and free of defects in weld bead such as, cracking, porosity, lack of filling or distortion. During the welding tests, temperature measurements were carried out using K-type thermocouples, which allowed establishing a relationship between heat input and microstructural changes. The base material (MB) and the TW-Ti steel joints characterization was carried out by light optical metallography (LOM), scanning electron microscopy (SEM) using energy dispersion spectroscopy (EDS), X-ray diffraction techniques, Vickers microhardness and microtraction tests. The results indicate that the TW-Ti steels used as BM in as-solution condition have a fully austenitic microstructure of equiaxed grain, with heterogeneous grain size.

En el presente proyecto de investigación se estudió la soldabilidad de un acero alto-Mn de plasticidad inducida por maclaje (TWIP) microaleado con Ti (TW-Ti), mediante el proceso de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW). Para lo cual, se llevó a cabo un acondicionamiento microestructural del acero mediante diferentes ciclos de tratamiento térmico y termo-mecánico generando el material base para los ensayos de soldadura. Se determinó la energía de falla de apilamiento (EFA), conductividad térmica (?), diagramas de fase en equilibrio y metaestables, diagramas de transformación (TTT, CCT) y precipitación (PTT), diagramas de solidificación en función de la velocidad de enfriamiento, así como las propiedades termo-físicas del acero TW-Ti bajo estudio, mediante el software de simulación JMatPro v9.1. Dada la escasa información sobre la soldabilidad de los aceros TWIP, especialmente microaleados con Ti, este trabajo se enfocó en la determinación de parámetros de soldadura óptimos en placas de acero TW-Ti con espesores de ?5.6 mm y ?6.3 mm, que presentaran buena apariencia del cordón y libres de defectos tales como; agrietamiento, porosidad, falta de llenado o distorsión. Durante los ensayos de soldadura se llevaron a cabo mediciones de temperaturas mediante el uso de termopares tipo K, lo cual permitió establecer una relación entre aporte térmico y cambios microestructurales. La caracterización del material base (MB) y las uniones de acero TW-Ti se realizó mediante metalografía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (MEB) empleando la técnica de espectroscopía de dispersión de energía (EDS), difracción de rayos-X, microdureza Vickers y ensayos de microtracción. Los resultados indican que los aceros TW-Ti utilizados como material base en condición de solubilizado presentan una microestructura totalmente austenítica de grano equiaxial, con tamaño de grano heterogéneo.