Estudio del comportamiento de la deformación plástica en caliente de aceros avanzados de baja densidad del sistema Fe-Mn-Al-C microaleados con vanadio

Abstract

The Low-Density steels (LD) possess an excellent combination of physical and mechanical properties that allow structural applications in the automotive industry, the aeronautical and military sectors. These materials have an ultimate tensile strength (UTS) of up to 1500 MPa, elongation of more than 60% and a reduction in weight of up to 20%. The main physical and mechanical properties obtained in these steels depend significantly on the heat and thermo-mechanical treatment, particularly during hot plastic deformation, where dynamic recrystallization is a very important mechanism that controls the resulting mechanical properties. Also, the presence of precipitates can inhibit grain growth and promote nucleation during recrystallization. The main objective of this research work is to determine the effect of vanadium as a microalloying element during the hot deformation of LD steels. For this purpose, austenitic and duplex LD steels with and without vanadium (0.2 wt.%) were manufactured in a vacuum induction furnace, which were microstructurally conditioned in order to remove the dendritic structure and obtain a grain refinement through heat and thermo-mechanical treatments of homogenization, hot-rolling, solubilization and aging. Uniaxial hot-compression tests were carried out in a temperature range of 700 to 1000 ° C and strain rates of 0.0005 to 0.1 s-1. Hot flow curves were modeled using physically based mathematical models that govern the hot flow behavior (Kocks, Estrin, Mecking, Bergstrom, Avrami and Sellars models). In general, the results obtained indicate that duplex LD steels show an important acceleration of the transformation of austenite under isothermal (TTT) and continuous cooling (CCT) conditions with respect to austenitic steels. Both steels exhibit austenite as the main phase, in addition to AlN and MnS particles. The addition of vanadium generates VC precipitates in the austenitic matrix.

Los aceros avanzados de baja densidad (LD, por sus siglas en inglés, Low Density), poseen una combinación excelente de propiedades físicas y mecánicas que permiten aplicaciones estructurales en la industria automotriz y los sectores aeronáutico y militar. Estos materiales presentan resistencia mecánica de hasta 1500 MPa, alargamiento superior al 60% y reducción en peso de hasta un 20%. Las principales propiedades físicas y mecánicas que se obtienen en estos aceros dependen significativamente del tratamiento térmico y termo-mecánico, particularmente durante la deformación plástica en caliente, donde la recristalización dinámica es un mecanismo muy importante que controla las propiedades mecánicas resultantes. Asimismo, la presencia de precipitados puede inhibir el crecimiento de grano y promover la nucleación durante la recristalización. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal determinar el efecto del vanadio como microaleante durante la deformación en caliente de aceros LD. Para tal propósito, se fabricaron aceros LD austeníticos y dúplex de referencia y microaleados con vanadio (0.2% en masa) en horno de inducción al vacío, los cuales se acondicionaron microestructuralmente para eliminar la estructura dendrítica y obtener un refinamiento de grano mediante los tratamientos térmicos y termo-mecánicos de homogenización, laminación en caliente, solubilización y envejecimiento. Se realizaron ensayos de compresión uniaxial en caliente en un rango de temperaturas de 700 a 1000°C, y velocidades de deformación de 0.0005 a 0.1 s-1. Se modelaron las curvas de fluencia en caliente utilizando modelos matemáticos de base física que rigen el comportamiento de la deformación plástica en caliente (modelos de Kocks, Estrin, Mecking, Bergstrom, Avrami y Sellars). En general, los resultados obtenidos indican que los aceros LD dúplex presentan un adelanto significativo de la transformación de la austenita bajo condición isotérmica (TTT) y enfriamiento continuo (CCT) respecto a los austeníticos.