Efecto de los elementos residuales e impurezas en la ductilidad y mecanismos de fragilización en caliente de un acero de construcción 0.23C-0.9Mn-0.13SI
El agrietamiento transversal en la superficie de los productos de colada continua es un problema que sigue provocando el rechazo de algunos de estos productos con las correspondientes pérdidas energéticas y económicas. A pesar de que el problema se ha conseguido minimizar para algunas calidades de a...
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2006 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/93362 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/93362 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93362 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | residual elements residuales transverse cracking agrietamiento transversal hot ductility ductilidad en caliente reciclaje de acero Acer de construcció -- Ductilitat Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials |
| Sumario: | El agrietamiento transversal en la superficie de los productos de colada continua es un problema que sigue provocando el rechazo de algunos de estos productos con las correspondientes pérdidas energéticas y económicas. A pesar de que el problema se ha conseguido minimizar para algunas calidades de acero, el reciclaje de chatarra, práctica cada vez más frecuente por sus beneficios económicos y medioambientales, está incorporando nuevos retos, especialmente en lo que se refiere a la aparición de grietas superficiales. El origen del agrietamiento para estos aceros se relaciona con el aumento en elementos residuales e impurezas que se introducen durante el reciclaje y son difíciles de eliminar.<br/><br/>Para conocer la influencia de estos elementos residuales e impurezas en el agrietamiento transversal, se evaluó la ductilidad en caliente de un acero de construcción 0.23C-0.9Mn-0.13Si con Cu y Sn como residuales y alto S. La ductilidad en caliente fue evaluada a partir de la reducción del área (%RA) de probetas ensayadas a tracción a temperaturas entre 650ºC y 1100ºC. La velocidad de deformación elegida para los ensayos fue 5·10-3s-1. Estas condiciones están en el intervalo de las que se dan durante el desdoblado, etapa crítica para la aparición de grietas. Las curvas de %RA en función de la temperatura se completaron con el estudio fractográfico y metalográfico de las probetas.<br/><br/>Durante los ensayos se varió la temperatura de austenización mediante recalentamientos a 1100ºC y a 1330ºC. Otra serie de ensayo consistió en la fusión y solidificación in-situ de las probetas. Además, se trabajó con el material en dos condiciones iniciales: colada (probetas extraídas de una palanquilla) y laminada (probetas extraídas de varilla corrugada). Un acero con una composición base similar pero sin elementos residuales fue evaluado con fines comparativos.<br/><br/>Las curvas de ductilidad en caliente fueron muy parecidas independientemente de la temperatura de recalentamiento, sin embargo, cuando el acero se ensayó en su condición laminada el valle de ductilidad obtenido fue más estrecho. Por otro lado, los mecanismos de fragilización variaron con la temperatura de recalentamiento y no con la condición inicial del material. Las fracturas tras recalentamientos a 1100ºC fueron interdendríticas y se relacionaron con las microsegregaciones de solidificación. Recalentamientos a 1330ºC originaron fracturas interganulares.<br/><br/>Las inclusiones de MnS, así como las segregaciones de S parecen tener un papel importante en este comportamiento. El efecto del S sólo puede ser evaluado adecuadamente cuando las probetas se solidifican in-situ para poner en solución el S que se encontrara formando MnS. Los resultados obtenidos mediante estas condiciones experimentales presentaron pozos de ductilidad más anchos que los obtenidos en condiciones de recalentamiento. Por otro lado, las fractografías muestran la gran tendencia al "hot shortness" que tiene el acero. Éste mecanismo de fragilización que actúa a muy altas temperaturas estaría debilitando los espacios interdendríticos a menores temperaturas. <br/><br/>Al comparar el comportamiento del acero industrial con el del acero limpio, lo primero que se ve es que el pozo de ductilidad es significativamente más estrecho para éste último. Así, el único mecanismo de fragilización identificado consiste en la concentración de la deformación en una fina capa de ferrita que se forma rodeando la austenita a temperaturas entre Ae3 y Ar3. <br/><br/>El cálculo de las microsegregaciones de solidificación indica que los elementos con más tendencia a enriquecer el último líquido en solidificar son el P y el S. Éste último además parece el responsable de la fragilidad del acero cuando se ensaya en condiciones de recalentamiento, tal y como se pudo determinar por espectroscopía Auger. A pesar de que no se ha podido demostrar, en Sn podría tener también un papel importante en las segregaciones intergranulares. |
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