Aceros de alta Aceros de alta resistencia resistencia

Propiedades de los materiales IIPropiedades de los materiales IIIngeniería MecánicaIngeniería Mecánica

Ing. Roberto Cifuentes VillafuerteIng. Roberto Cifuentes Villafuerte

Aceros de fase dualAceros de fase dual Se caracterizan por una microestructura de martensita y Se caracterizan por una microestructura de martensita y

ferrita, que exhibe un bajo límite de fluencia pero un muy ferrita, que exhibe un bajo límite de fluencia pero un muy alto índice de endurecimiento por deformaciónalto índice de endurecimiento por deformación

La conformabilidad en el estampado es excelente y se logra La conformabilidad en el estampado es excelente y se logra una alta resistencia del componente conformado.una alta resistencia del componente conformado.

Aceros laminados en frío, la microestructura de fase dual se Aceros laminados en frío, la microestructura de fase dual se crea por recocido continuo en el rango de temperatura crea por recocido continuo en el rango de temperatura intercrítica, seguido de un enfriamiento rápido. intercrítica, seguido de un enfriamiento rápido.

El contenido de aleación del acero tiene que ser El contenido de aleación del acero tiene que ser cuidadosamente seleccionado para generar un nivel de cuidadosamente seleccionado para generar un nivel de endurecimiento que permitirá la transformación de la endurecimiento que permitirá la transformación de la martensita durante el enfriamiento y el bobinado.martensita durante el enfriamiento y el bobinado.

Aceros de fase dualAceros de fase dual

Las propiedades son controladas por las Las propiedades son controladas por las proporciones relativas de las dos fases y su proporciones relativas de las dos fases y su tamaño y morfología. Para una resistencia tamaño y morfología. Para una resistencia similar a la de los aceros HSLA, los aceros de similar a la de los aceros HSLA, los aceros de fase dual ofrecen una conformabilidad fase dual ofrecen una conformabilidad superior y mejor resistencia al choque. superior y mejor resistencia al choque. La composición es típica de los aceros de fase dual La composición es típica de los aceros de fase dual

laminados en frío es 0,08-0,18%C, 1,6-2,2%Mn, laminados en frío es 0,08-0,18%C, 1,6-2,2%Mn, 0,4%Cr+Mo. 0,4%Cr+Mo.

Una composición de 0,05%C 1%Si, 1,5%Mn, 0,6%Cr Una composición de 0,05%C 1%Si, 1,5%Mn, 0,6%Cr y 0,4%Mo es típica en un acero de fase dual y 0,4%Mo es típica en un acero de fase dual laminado en caliente. laminado en caliente.

Aceros de fase dualAceros de fase dual

Tiene ferrita y martensita dispersa Tiene ferrita y martensita dispersa uniformemente, lo que crea límites uniformemente, lo que crea límites elásticos, como son a bajo carbono, elásticos, como son a bajo carbono, no tienen los elementos de aleación no tienen los elementos de aleación necesarios para una buena necesarios para una buena templabilidad, pero en el proceso de templabilidad, pero en el proceso de templado al calentar austenita eleva templado al calentar austenita eleva el carbono y se transforma en el carbono y se transforma en martensita. martensita.

Los aceros microaleadosLos aceros microaleados

Son conocidos como aceros HSLA (Alta Son conocidos como aceros HSLA (Alta resistencia baja aleación) resistencia baja aleación) Acero de bajo contenido de carbonoAcero de bajo contenido de carbono

Composición entre 0,05 a 0,2 % C, 0,6 a 1,6 % Mn Composición entre 0,05 a 0,2 % C, 0,6 a 1,6 % Mn Elementos formadores de carburo 0,1 % de Nb, V o Ti.Elementos formadores de carburo 0,1 % de Nb, V o Ti. Cu, Ni, Cr, y Mo pueden también estar presentes en Cu, Ni, Cr, y Mo pueden también estar presentes en

pequeñas cantidades alrededor de 0,1 %. pequeñas cantidades alrededor de 0,1 %. Elementos tales como Al, B, O, y N también presentan un Elementos tales como Al, B, O, y N también presentan un

efecto importante sobre el comportamiento de los aceros efecto importante sobre el comportamiento de los aceros microaleados. Encontrándose su contenido en el orden de microaleados. Encontrándose su contenido en el orden de las milésimas. las milésimas.

HSLAHSLA En los primeros aceros microaleados, pequeñas adiciones En los primeros aceros microaleados, pequeñas adiciones

de vanadio y niobio permitieron obtener un incremento de vanadio y niobio permitieron obtener un incremento notable de la resistencia y del límite elástico de las notable de la resistencia y del límite elástico de las ferroaleaciones con baja cantidad de carbono, lo que ferroaleaciones con baja cantidad de carbono, lo que supuso poder alcanzar un compromiso aceptable entre las supuso poder alcanzar un compromiso aceptable entre las propiedades de soldabilidad y resistenciapropiedades de soldabilidad y resistencia

Se caracterizan por un tamaño de grano fino. Se caracterizan por un tamaño de grano fino. Se utilizan en un amplio rango de aplicaciones:Se utilizan en un amplio rango de aplicaciones:

Transporte, perfilado, construcción, pero sobre todo en la industria Transporte, perfilado, construcción, pero sobre todo en la industria de automoción como sustitutos de aceros estructurales con el fin de automoción como sustitutos de aceros estructurales con el fin de reducir peso y aumentar la seguridad de los vehículos. de reducir peso y aumentar la seguridad de los vehículos.

HSLAHSLA

CaracterísticasCaracterísticas Composición química y características mecánicas Composición química y características mecánicas

s/EN 10149.s/EN 10149. Buena conformabilidad en frío.Buena conformabilidad en frío. Buena soldabilidad. Mejor que la correspondiente a Buena soldabilidad. Mejor que la correspondiente a

grados de acero estructural con el mismo límite grados de acero estructural con el mismo límite elástico, debido a su bajo contenido en carbono.elástico, debido a su bajo contenido en carbono.

Elevada resistencia a la fatiga.Elevada resistencia a la fatiga. Buena aptitud a la galvanización.Buena aptitud a la galvanización. Altos valores de Resiliencia a bajas temperaturas.Altos valores de Resiliencia a bajas temperaturas. No aptos para ser normalizados.No aptos para ser normalizados.

Aceros TRIPAceros TRIP

TRIP (plasticidad inducida por TRIP (plasticidad inducida por transformación)transformación). . Este acero presenta microestructuras mixtas de Este acero presenta microestructuras mixtas de

ferrita, bainita, martensita y austenita retenida.ferrita, bainita, martensita y austenita retenida. Se transforma durante la conformación a martensita, Se transforma durante la conformación a martensita,

otorgando un índice alto de endurecimiento por otorgando un índice alto de endurecimiento por deformación y resistencia a la tensión.deformación y resistencia a la tensión.

Tienen mejor conformabilidad que los aceros de Tienen mejor conformabilidad que los aceros de fase fase dualdual, especialmente en altos niveles de deformación , especialmente en altos niveles de deformación y con un potencial similar de alta resistencia. y con un potencial similar de alta resistencia.

TRIPTRIP

Los aceros TRIP necesitan un mayor nivel de silicio y/Los aceros TRIP necesitan un mayor nivel de silicio y/o aluminio y/o fósforo que los aceros de fase dual. o aluminio y/o fósforo que los aceros de fase dual. Sin embargo, son difíciles de fabricar.Sin embargo, son difíciles de fabricar. Algunos aceros de alta resistencia logran combinar las Algunos aceros de alta resistencia logran combinar las

características microestructurales y un índice elevado de características microestructurales y un índice elevado de endurecimiento por deformación de los aceros de fase dual endurecimiento por deformación de los aceros de fase dual y de los aceros TRIP con un endurecimiento por y de los aceros TRIP con un endurecimiento por precipitación adicional.precipitación adicional.

La composición típica de los aceros TRIP incluye La composición típica de los aceros TRIP incluye silicio 700/800: 0,2%C, 1,5%Mn, 1,5%Si silicio 700/800: 0,2%C, 1,5%Mn, 1,5%Si aluminio 600: 0,2%C, 1,5%Mn y 2,0% Al.aluminio 600: 0,2%C, 1,5%Mn y 2,0% Al.

Aceros TRIPAceros TRIP

TWIPTWIP Otra familia de aceros avanzados de alta resistencia Otra familia de aceros avanzados de alta resistencia

que está actualmente en desarrollo es la que está actualmente en desarrollo es la TWIP TWIP (plasticidad inducida por unión)(plasticidad inducida por unión). .

Se trata de aceros austeníticos estabilizados por Se trata de aceros austeníticos estabilizados por manganeso (hasta un 30%) y aluminio (hasta un manganeso (hasta un 30%) y aluminio (hasta un 9%) para asegurar una baja energía de falla de 9%) para asegurar una baja energía de falla de apilamiento. Estos aceros presentan valores de apilamiento. Estos aceros presentan valores de ductilidad muy elevados (hasta 88% de elongación ductilidad muy elevados (hasta 88% de elongación total) y alta resistencia (resistencia a la rotura de total) y alta resistencia (resistencia a la rotura de 620 MPa). El mecanismo de endurecimiento se basa 620 MPa). El mecanismo de endurecimiento se basa en el maclado en lugar de deslizamiento. en el maclado en lugar de deslizamiento.

Comparativo de acerosComparativo de aceros

Para resistencia al Para resistencia al impactoimpacto

Para aplicaciones donde es muy importante la Para aplicaciones donde es muy importante la tenacidad y la capacidad de soportar impactostenacidad y la capacidad de soportar impactos

Poco contenido de carbono 0.45-0.65%Poco contenido de carbono 0.45-0.65% Aleantes Aleantes

Silicio: es resistente a la ferritaSilicio: es resistente a la ferrita Cromo: aumenta la templabilidad y la resistencia al Cromo: aumenta la templabilidad y la resistencia al

desgastedesgaste Tungsteno: proporciona dureza al rojo.Tungsteno: proporciona dureza al rojo.

Se acelera la descarburización con un alto Se acelera la descarburización con un alto contenido de silicio contenido de silicio

Tienen una dureza “regular” generalmente por Tienen una dureza “regular” generalmente por debajo de RC60debajo de RC60

AplicacionesAplicaciones Cinceles, punzones, herramientas de formado, Cinceles, punzones, herramientas de formado,

herramientas neumáticas y hojas para cizallaherramientas neumáticas y hojas para cizalla