Título: "RELACIÓN MICROESTRUCTURA COMPORTAMIENTO MECÁNICO EN ACEROS INOXIDABLES DÚPLEX Y SIMULACIÓN DE CONDICIONES CRÍTICAS DE ENFRIAMIENTO"
Autora: MARIA PILAR ESTEBAN PASCUAL
Fecha de la defensa: 30-04-2009
Directores: Dra. Isabel Gutiérrez Sanz y Dra. Amaia Iza Mendia
Resumen:
Los aceros inoxidables dúplex presentan una micrestructura bifásica compuesta aproximadamente de la misma cantidad de austenita y ferrita, que les permita combinar unas excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión. Para ello, se requiere la adición de porcentajes elevados de elementos de aleación como el Cr, Ni, Mo, N…que por otro lado, convierten a estos aceros en susceptibles de la presencia de terceras fases dañinas para las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión. En particular, hay que destacar las fases intermetálicas sigma y chi, que en cantidades inferiores al 1% perjudican seriamente la tenacidad y la resistencia a la corrosión de estos aceros.
En consecuencia, una de las etapas críticas en el proceso de producción de productos largos, es el último tratamiento de solubilización o hipertemple que consiste en un mantenimiento isotermo dentro del rango de temperaturas bifásico seguido de un enfriamiento suficientemente rápido para evitar la precipitación de las fases intermetálicas mencionadas.
En relación con este último tratamiento, es interesante conocer la variación de la velocidad de enfriamiento a lo largo de la sección de una pieza durante el temple. Para ello, en este trabajo se ha utilizado la modelización mediante elementos finitos que ha permitido reproducir diferentes procesos de enfriamiento y en particular, el temple industrial en agua de redondos de composición dúplex de diámetros comprendidos entre 225 y 480 mm.
Para la validación de cada modelo, se han llevado a cabo diferentes enfriamientos en el laboratorio que reproducen las condiciones de temple industriales, y se han registrado experimentalmente los perfiles de enfriamiento en diferentes puntos de las piezas templadas. De esta manera, el modelo válido es aquel que es capaz de reproducir los perfiles de enfriamiento registrados en el interior del mayor número de tamaños de pieza posibles.
El modelo requiere conocer una serie de parámetros de proceso, propiedades termo-físicas relacionadas con el material que se han tomado de la bibliografía, y el coeficiente de transferencia de calor entre la pieza y el medio de temple. Este último parámetro es clave y a priori desconocido, y se ha determinado a partir del mejor ajuste a los datos experimentales.
Conocido el gradiente de velocidades de enfriamiento en diferentes puntos de un producto, el siguiente objetivo del presente trabajo ha sido determinar la velocidad de enfriamiento crítica que hay que superar para evitar la fragilización por precipitación de fases intermetálicas en aceros inoxidable dúplex de diferentes composiciones. Para ello, se ha empleado en primer lugar, la técnica de calorimetría, que ha resultado no ser válida para este grado de aceros. La razón se debe a que la formación de las fases intermetálicas sigma y chi de interés, se solapa con la transformación de ferrita δ a austenita en el mismo rango de temperaturas. En segundo lugar, se han realizado enfriamientos continuos controlados en el laboratorio y se ha determinado la velocidad crítica de enfriamiento experimentalmente mediante técnicas metalográficas. Para la detección e identificación de las fases intermetálicas sigma y chi, se ha empleado la técnica EDS de análisis de δ/γ.
Bajo estas consideraciones, en el último subapartado de este trabajo se estudia la variación de las propiedades mecánicas finales del acero con el porcentaje de reducción en caliente aplicado al bruto de colada.
