28 Procesos y usos del acero
JUL-SEPT 2020 ASOCIACIÓN TECNOLÓGICA DEL HIERRO Y ACERO AISTMEXICO.ORG.MX
Discusión
Los resultados preliminares obtenidos en el análisis microestructural,
dilatometría y DRX de la primera etapa, son
discutidos a continuación.
Microestructura
La Figura 4 (a) y (b) muestra la microestructura después
de haber sido sometida al tratamiento térmico de temple y
partición, correspondiente a un 20% martensita, podemos
observar que en ambos tiempos (10 y 180s) se hace presente
precipitaciones en color blanco, lo que pudiera ser formaciones
de carburos, esto se corroborará por medio del análisis
de los difractogramas, este fenómeno no se observa para
las probetas de alto Mn, en la Figura 5 (a) se observa la microestructura
para el material de alto Mn obtenida después
del temple y partición para un contenido de 20% martensita
con un tiempo de 10s, esta condición genera una estructura
muy fina de láminas de martensita característica, la cual fue
desapareciendo aumentando el tiempo de partición, para
el tiempo de 180s se puede apreciar lo que pueden ser bloques
de ferrita o austenita y poca cantidad de martensita.
En la Figura 5 (b), es claro que para el tiempo inicial de 10s
la transformación martensítica se hace presente y a medida
que elevamos el tiempo ocurren fenómenos, lo que pudiera
ser la difusión del C de la martensita supersaturada a la austenita
remanente. Además, no se descarta la posibilidad de
tener presente martensita revenida.
Las imágenes de MEB del acero 22MnB5 muestran una
estructura en forma de aguja, la micrografía de la probeta
templada y particionada demuestra claramente que existe
una precipitación de carburos.
Dilatometría
Las curvas de dilatometría de la Figura 7 muestran una
considerable expansión inmediatamente después del templado,
el principal evento que ocurre es la transformación
de la martensita.
En la Figura 8 (a) y (b) el cambio en longitud es de manera
progresiva. Dos transformaciones pueden ser discernidas.
La primera transformación, asociada con un pequeño
incremento en el volumen específico puede estar relacionado
con una posible transformación de bainita, además de la
partición de carbono o la martensita revenida y la segunda
transformación, asociada con un incremento significante
del volumen específico, es causado por el rápido enfriamiento
y por ende la transformación de la martensita.
Difracción de Rayos X
En el difractograma resultante mostrado en la Figura 9
se puede observar que tanto fases como martensita-ferrita y
austenita retenida son detectadas y transformadas durante
el proceso de Q&P. Por lo tanto se puede inferir que la ductilidad
del nuevo acero puede ser significativamente mejorada
por el proceso Q&P bajo esta condición de tratamiento
térmico para el acero con alto contenido en Si.
Conclusiones
La investigación en curso tiene dos etapas más a ser completadas,
en la primera etapa diferentes combinaciones de
ciclos térmicos tiempo/temperatura fueron investigados
por medio de dilatometría. Los resultados serán comparados
con los resultados correspondientes a las etapas de estampado
convencional y la integración del proceso de estampado
en caliente con temple y partición.
Algunos resultados obtenidos en esta etapa muestran
que el acero alto Si es más propenso a producir austenita en
la microestructura comparado con el acero 22MnB5 y alto
Mn, lo cual puede ser validado por medio de DRX.
Las observaciones de la microestructura muestran que el
proceso Q&P induce microestructuras duales de martensita
y austenita para el acero alto Si, la cual mejora la elongación
manteniendo alta resistencia.
Referencias
[1] Kenta HIDAKA, Yoshito TAKEMOTO and Takehide
SENUMA, 2012, “Microstructural evolution of carbon
steels in hot stamping processes”, ISIJ International,
Vol. 52, pp. 688-696.
[2] Paul Åkerström, 2006, Modelling and Simulation of
Hot Stamping, Doctoral Thesis, Division of Solid Mechanics
Department of Applied Physics and Mechanical
Engineering Luleå University of Technology.
[3] Heping Liu, Xuejun Jin, Han Dong, and Jie Shi, Martensitic
microstructural transformations from the hot
stamping, quenching and partitioning process, 2011,
Materials characterization 62, 223-227.
[4] Heping Liu, Xianwen Lu, Xuejun Jin, Han Dong, and
Jie Shi, 2010, Enhanced mechanical properties of a
hot stamped advanced high strength steel treated by
quenching and partitioning process, Scripta Materialia
64, 749-752.
[5] N. Grosse- Heilmann, I. M. Zylla, E. Kozeschnik, A. Peters,
2014, Two-step Quenching & Partitioning of 42Si-
CrB Steel, Materials Science Forum Vols. 783-786 pp.
738-743.
[6] John G. Speer, Fernando C. Rizzo Assunção, David K.
Matlock, David V. Edmonds, 2005, The “Quenching
and Partitioning” Process: Background and Recent
Progress, Materials Research, Vol. 8, No. 4, 417-423.
[7] Ying Chang, Guanzhong Li, Cunyu Wang, Xiaodong
Li, and Han Dong, 2015, Effect of Quenching and Partitioning
with Hot Stamping on Martensite Transformation
and Mechanical Properties of AHSS, Journal
of Materials Engineering and Performance.