Diseño, fabricación y caracterización metalográfica, estructural y mecánica de aceros eléctricos al silicio de grano orientado modificados con Ti/B

Abstract

Silicon electrical steels are soft ferromagnetic materials that possess the property of being easily magnetized and demagnetized, since they present narrow hysteresis cycles. So its research and development (R & D) is of countless importance matter, since it reduces the energy consumption. Being this said, its main applications are in cores for transformers, power generators and electric motors. The main objective of this research is to study the effect of simultaneous addition of Ti and B on the microstructure, mechanical properties, electric and magnetic properties of a novel electrical steel of grain oriented with 3.7 % Si, as well as to determine the texture components during primary and secondary recrystallization. Such steels were manufactured in a vacuum induction furnace. Afterwards a series of microstructural conditioning treatments were carried out, involving hot and cold rolling, and primary and secondary recrystallization heat treatments. In each of the conditions, the steels were characterized metallographic, structural and mechanically using light optical microscopy (LOM), scanning electron microscopy (SEM), electron backscatter diffraction (EBSD), X-ray diffraction (XRD) and Vickers microhardness. The electrical properties were determined through thermoelectric potential and electrical resistivity tests. The microstructural evolution the studied steels presented coarse equiaxial grains in as-cast condition (> 700 ?m), meanwhile in the primary recrystallization condition the grains were fine and equiaxial (<35 ?m). In the secondary recrystallization treatment, grain growth was generated, resulting in excessively coarse sizes (> 300 ?m). The addition of Ti and B had a greater grain refining effect in the secondary recrystallization condition. Inhibitor precipitates of complex nature such as AlN, MnS and Ti (C, N) were found, which had a positive effect on the size and texture of the grain.

Los aceros eléctricos al silicio son materiales ferromagnéticos blandos que poseen la cualidad de ser magnetizados y desmagnetizados fácilmente, ya que presentan ciclos de histéresis estrechos. Por ende, su desarrollo y estudio es de suma importancia, ya que reducen el consumo energético en aplicaciones electro-magnéticas. Sus principales aplicaciones son en núcleos para transformadores, generadores de energía y motores. El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo principal estudiar el efecto de la adición simultánea de Ti y B sobre la microestructura, propiedades mecánicas, eléctricas y magnéticas de un nuevo acero eléctrico de grano orientado con 3.7% Si, así como determinar las componentes de textura generadas durante la recristalización. Los aceros se fabricaron en un horno de inducción al vacío, y posteriormente se realizó una serie de tratamientos de acondicionamiento microestructural que involucraron laminaciones en caliente y frío, así como tratamientos de recristalización primaria y secundaria. En cada una de las condiciones los aceros fueron caracterizados metalográfica, estructural y mecánicamente mediante microscopía óptica de luz (LOM), microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de electrones retrodispersados (EBSD), difracción de rayos-X (DRX) y microdureza Vickers. Las propiedades eléctricas fueron determinadas mediante ensayos de potencial termoeléctrico (PTE) y resistividad eléctrica. La evolución microestructural de los aceros bajo estudio presentó granos equiaxiales burdos en condición de solidificación (> 700 ?m), mientras que en recristalización primaria los granos fueron finos y equiaxiales (< 35 ?m). En el tratamiento de recristalización secundaria se generó el crecimiento de grano extremadamente burdo (>300 ?m). La adición de Ti y B tuvo un mejor efecto de refinamiento de grano en la condición de recristalización secundaria. Se encontraron precipitados inhibidores de diferente naturaleza, tales como AlN, MnS y Ti (C, N), los cuales tuvieron un efecto positivo en la textura y tamaño de grano.