Influencia del boro en las propiedades mecánicas de aceros bainíticos avanzados

Abstract

Durante los últimos años se han hecho importantes avances en el área de la metalurgia, dando resultados con tendencia general a remplazar antiguos materiales por otros más resistentes, con menor número de procesos para su obtención y que sean económicamente factibles a la hora de utilizarlos en aplicaciones industriales de gran volumen; este es el caso de los aceros bainíticos, a los cuales en distintos estudios se les ha cambiado el porcentaje de ciertos aleantes y han sido medidos los cambios en distintas propiedades de interés para el desarrollo tecnológico. En el presente trabajo se sigue con esta línea de investigación, presentando los desarrollos teóricos, desarrollos experimentales y los resultados de ensayos de tenacidad sobre una composición base utilizada en varios trabajos de investigadores y con la cual se ha obtenido aceros bainíticos libres de carburos, a la cual se le añadieron distintas partes por millón de Boro para observar si se generaba algún cambio. Esta tesis muestra en un principio cómo se realizó la aleación para obtener la composición deseada, pasando por un tratamiento termomecánico para obtener la microestructura bainítica, los parámetros y el ensayo de integral J realizado para conocer la tenacidad a la fractura de estos materiales y después la toma de fotografías con microscopía electrónica por barrido (SEM) para caracterizar los mecanismos de fractura presentados. A su vez se estudia la propagación de grieta, obteniendo las constantes de la ley de Paris para los aceros fabricados y concluyendo cual tiende a tener un mejor comportamiento a la fatiga con un análisis fractográfico de los aceros.

Abstract For the last years, there have been made many important develops in the metallurgic area, results show a tendency to replace common metallic materials for high toughest materials, with less manufacturing processes for their obtaining, and cheaper than conventional steels used in a high volume industrial application; This is the case of the bainitic steels, investigators change chemical composition of bainitic steels and characterize different mechanical properties, analyzing if different chemical composition changes mechanical properties, making bainitic steels useful for technologic develop in different industries. In this work investigator was based in a chemical composition used by other investigators to obtain bainitic steels, but he changed parts per million of Boron, to analyze if those changes generates any difference in fracture toughness; after that he postulate a theoretical behavior of toughness in bainitic steels, dependent of parts per million of Boron in chemical composition of bainitic steels. This thesis shows how the investigator obtain the alloy defining parameters of the chemical composition, after that he makes the steels thermomechanical treatment to change the steels principal microstructure to bainite, characterized by SEM (scanning electron microscope) micrographs. According to ASTM 1820-11 [47] J-Integral test where made in the bainitic steels to obtain their toughness, describing how it changes with parts per million of boron in their chemical composition. Simultaneously, crack propagation where studied and again micrographs were taken by scanning electron microscope (SEM) to get the characterization of the fracture mechanisms of those materials and parameters to identify their fatigue behavior.