Jiménez Conamet 2017

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  Aceros Twip. Carburos de Manganeso.
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    17  °  Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales CONAMET-SAM 18-20 de Octubre de 2017 Copiapó-Chile Influencia de la deformación en frío en la cinética de precipitación de un acero TWIP Fe-22Mn-0,45C Alberto Monsalve (a) , Javier Escobar  (a) , José Luis Jiménez (a) , Felipe Castro (a) , Konstantin Sipos (a) , Alfredo Artigas (a) , Linton Carvajal (a) , Oscar Bustos (a) . (a)  Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile. alberto.monsalve@usach.cl Los aceros TWIP (Twinning Induced Plasticity) de alto contenido en Mn han sido desarrollados en el contexto de los aceros AHSS (Advanced High Strength Steels) debido a su excelente combinación de alta resistencia mecánica y alta ductilidad [1]. Estos aceros son completamente austeníticos a temperatura ambiente, poseen un UTS (Ultimate Tensile Strength) entre 800 y 1.100 MPa, con una elongación a rotura que puede llegar a 95% [2], dependiendo de la composición química y del tratamiento termo mecánico a que hayan sido sometidos. El comportamiento mecánico de estos aceros no ha sido completamente estudiado, subsistiendo aún variadas interrogantes. Una de ellas es la influencia que ejercen los precipitados carburos de Fe y Mn (Fe,Mn) 3 C que se forman cuando el acero atraviesa el rango de temperaturas entre 500 y 700°C [3]. En el  presente trabajo se realiza una caracterización de estos carburos desde el punto de vista de su composición química, su morfología, lugares de precipitación, su cantidad y tamaño, así como su dependencia con la cantidad de deformación en frío introducida al acero, previo al calentamiento. El acero fue fundido y colado en lingotes, los cuales fueron forjados a 1.200°C hasta un espesor de 22 mm y luego laminados en caliente hasta un espesor de 7,2 mm. A continuación, el acero fue templado en un horno de sales hasta 350°C con el fin de asegurar que no precipiten carburos. Enseguida el acero fue sometido a tres grados de deformación en frío: 40, 60 y 80%, luego de lo cual el material fue sometido a un recocido a temperaturas entre 500 y 650°C, por tiempos de 0,5, 1, 2, 4, 8 y 24 h. La composición química del acero se muestra en la Tabla 1. Tabla 1. Composición química del acero TRIP en estudio. Elemento C Mn Si Cr % peso 0,45 21,94 0,21 0,16 La determinación de los carburos se realizó mediante microscopía óptica (MO) cuantitativa, a través del software Image Pro Plus y electrónica de barrido (SEM) mediante análisis químico por espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDS). Mediante el programa Thermocalc se calculó el contenido de (Fe,Mn) 3 C en equilibrio a diversas temperaturas, obteniéndose lo que se muestra en la Figura 1. El material srcinal sin recocer no presenta precipitados de carburos, como se muestra en la figura 2. Al recocer el acero a las condiciones ya descritas, comienzan a aparecer los precipitados de carburos de Mn y Fe, los que son analizados mediante EDS. Se puede apreciar una proporción entre (Fe+Mn) y C de 3:1 aproximadamente, que corresponde a la proporción estequiométrica del carburo. Se realizó un conteo de estos carburos a las temperaturas y tiempos ya especificados, ver figura 3, obteniéndose diversos  porcentajes para cada una de las condiciones de recocido estudiadas. A partir de estos datos se ajustó una curva de tipo Johnson-Mehl-Avrami-Kolgomorov (JMAK) descrita por las ecuaciones 1 y 2.       (1)    17  °  Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales CONAMET-SAM 18-20 de Octubre de 2017 Copiapó-Chile    ⁄  (2) en que   es una constante que depende del grado de deformación,   es la energía de activación para la  precipitación, y   una constante que depende de las condiciones de recocido. Dichas ecuaciones y los datos experimentales permitieron calcular la energía de activación para la precipitación. Figura 1.  Curva de porcentaje de M 3 C Figura 2.  Imagen de MO del acero sin deformar ni recocer. Figura 3. Carburos M 3 C presentes en el acero Figura 4 .- Curvas TTP para 0,1% vol de precipitados. Se obtuvo las curvas Temperatura-Tiempo-Precipitación (TTP) para 1% en volumen de precipitados, las que se muestran en la Figura 4, para los tres grados de deformación en frío impuestas al material. Como se observa, estas curvas presentan una forma tipo C característica. A medida que aumenta la cantidad de deformación en frío, disminuyen los tiempos para producir la precipitación de carburos. Palabras claves:  Aceros TWIP, Microestructura, precipitado, carburo de Mn Área de interés:  Área 3, Materiales y Manufactura Tipo de presentación:  Oral (X) Poster ( )  Agradecimientos: A la DICYT USACH y al proyecto FONDECYT 1140241. Referencias: [1] Scott C, Allain S., FAral M., Guelton N. (2006). The development of a new Fe-Mn-C austenitic Steel for automotive applications, LA Revue de Metallurgie, Vol. 103, N°6. Pp. 293-302. [2] Bouaziz O. et al. (2011) High manganese austenitic twinning induced plasticity steels: A review of he microstructure properties relationships, Current Opinion in Solid State and Materials Science, Vol. 15. Pp. 141-168. [3] Silman G. I., (1974) Phase diagram and structure formation in the Fe-C-Mn system in: Structure of Phases, Phase Transformations and Phase Diagrams of Metallic Systems, Moscow. Pp. 103-107.
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