Efecto de los elementos microaleantes (B, Nb, V, Ti) sobre la microestructura y fluencia en caliente de un acero TWIP (Fe-C-Mn-Al-Si)

Abstract

The present work mainly analyzes the effect of microalloying elements such as B, Nb, V and Ti on the hot flow behavior of high Mn (Fe-C-Mn-Al-Si) TWIP steels. The experimental TWIP steels were proposed searching for a diminution of Mn content required (>25% wt.) to the austenite stabilization, which was compensated by adding another gammagenous element such as C that can bridge this effect. Thereby, the Mn content was reduced from 25 to 20wt%, compensated by the increasing of C from 0.06 to 0.4wt%. Accordingly, the Mn and C contents allowed the austenite phase stabilization during all the processing stages of TWIP steels. The conditioning stages of the steels such as homogenization, thermomechanical processing and solution heat treatment. Which were performed at different temperatures and soaking times showed the influence of microalloying elements on the regeneration rate of the dendritic microstructure to another homogeneous crystalline structure, the dynamic recovery and dynamic recrystallized rates on the microstructure after the thermomechanical processing, and to measure the subsequent austenitic grain growth. In all cases, the microalloying elements Ti, V and Nb were effectives on pinning the grain boundaries and producing the solid solution strengthening. In order to analyze the hot flow behavior, the hot flow curves were obtained experimentally by using uniaxial hot compression tests on cylindrical samples at constant strain rates (10-1, 10-2, 10-3 and 10-4 s-1) and three different test temperatures (900, 1000 and 1100ºC). The resulting curves showed a simple peak behavior, which exhibit more refined austenitic recrystallized grains.

En el presente trabajo se estudia el efecto que los elementos microaleantes como el B, Nb, V y Ti ejercen sobre el comportamiento de fluencia en caliente de los aceros TWIP (Fe-C-Mn-Al-Si) con alto contenido de Mn. Los aceros TWIP experimentales fueron propuestos buscando la disminución en la cantidad de Mn necesario (>25% en peso) para estabilizar la fase austenítica, mediante la adición de otro elemento gammágeno como el C que permite subsanar dicho efecto. Por lo anterior, se redujo el contenido requerido de Mn de 25 a 20% en peso, compensado por el aumento de C de 0.06 a 0.4% en peso. Lo anterior, permitió estabilizar la fase austenita durante todas las etapas de procesamiento de los aceros TWIP. Las etapas de acondicionamiento de los aceros TWIP mediante homogeneización, tratamiento termomecánico y solubilización a diferentes temperaturas y tiempos de permanencia, indicaron el grado de influencia de los elementos microaleantes sobre el grado de regeneración de la estructura dendrítica hacia una estructura cristalina más homogénea, el grado de recuperación y recristalización dinámicos alcanzados en la microestructura después del tratamiento termomecánico, así como medir el subsecuente crecimiento de grano austenítico. En todos los casos el Ti, V y Nb fueron efectivos para producir el anclaje de los límites de grano y proveer un mayor endurecimiento por solución sólida. Para analizar su comportamiento de fluencia en caliente, se obtuvieron las curvas experimentales a partir de los ensayos de deformación por compresión uniaxial en muestras cilíndricas a velocidades de deformación constante (10-1, 10-2, 10-3 y 10-4s-1) y a tres temperaturas de ensayo (900, 1000 y 1100ºC). Las curvas obtenidas mostraron un comportamiento de pico simple, lo cual es un indicativo de la obtención de un grano austenítico más refinado al final de la deformación en caliente.