La tecnologia del titanio en aceros microaleados. Aplicacion al conformado en caliente de formas semiacabadas
- Autores: Maribel Arribas Telleria
- Directores de la Tesis: José Maria Rodriguez Ibabe (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Navarra ( España ) en 2007
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Javier Gil Sevillano (presid.), Beatriz López Soria (secret.), Sebastián Florencio Medina Martín (voc.), David Hernández Manrique (voc.), Iñigo Iturriza Zubillaga (voc.)
- Materias:
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- Resumen
TITULO: La tecnología del titanio en aceros microaleados. Aplicación al conformado en caliente de formas semiacabadas Resumen: El objetivo principal del presente trabajo ha sido estudiar la influencia de pequeñas adiciones de titanio en aceros estructurales para mejorar las propiedades mecánicas de los mismos. Es conocido que los aceros que contienen microadiciones de titanio presentan una resistencia superior sin que la tenacidad se vea negativamente afectada. Sin embargo, es necesario reconocer que la metalurgia del titanio es compleja y que requiere de unas consideraciones especificas que nada tienen que ver con las características habituales de otros microaleantes (v y Nb, fundamentalmente). La microaleación con Ti, sólo o combinado con v o Nb, se utiliza en un gran número de plantas que realizan colada continua de palanquilla y planchón. Con las adiciones de titanio se persigue conseguir una microestructura final fina, lograr una mejor soldabilidad y disminuir el contenido de nitrógeno en solución, acciones encaminadas a mejorar las propiedades mecánicas de los aceros. Para conseguir los tres objetivos citados, es imprescindible que el Ti se combine con el N dando lugar a una precipitación fina y abundante de partículas de TiN, las cuales sean capaces de anclar las juntas de grano de austenita y evitar que éstas migren. Sin embargo, precisamente la mayor complejidad de la microaleación con titanio reside en conseguir una precipitación como la descrita y por este motivo el estudio de la precipitación ha sido uno de los objetivos prioritarios de este trabajo. Las singularidades del titanio comienzan ya desde el propio proceso de solidificación del acero. La velocidad de solidificación durante la colada continua afecta significativamente a la formación de estos nitruros, de forma que cuanto mayor es la velocidad de solidificación, más finos son los precipitados que se forman. Desde este punto de vista, el desarrollo de nuevas rutas de procesamiento basadas en la obtención de productos de colada con formas semiacabadas, tales como planchón delgado y 'beam blank', introduce nuevos retos en la microaleación con titanio. El estudio que se presenta en este trabajo se enmarca dentro de las nuevas tendencias de producción de acero, encaminadas a la reducción de costes y basadas en la obtención de productos de colada con formas semiacabadas. En este sentido, en el presente trabajo se han estudiado aceros microaleados con Ti y con Ti-V, procesados siguiendo esta tecnología. Uno de los objetivos del trabajo ha sido caracterizar los precipitados de TiN formados en el líquido y posterior enfriamiento, así como analizar la influencia de la velocidad de solidificación en el tamaño de los mismos. Otro aspecto analizado ha sido la determinación de la eficiencia de estos nitruros en el control microestructural a través de tratamientos térmicos en el laboratorio. Se han estudiado los procesos de recristalización estática y dinámica de los aceros microaleados con titanio, a través de la realización de ensayos de torsión de una y dos pasadas a temperatura constante. Los ensayos se han realizado teniendo en cuenta un amplio rango de temperaturas de deformación K considerando un rango de tamaños de grano representativo de los que abitualmente presentan este tipo de aceros. Se ha observado una clara influencia de las microadiciones de titanio en los mecanismos de ablandamiento. Adicionalmente, se han llevado a cabo diversas simulaciones del proceso de conformado en caliente, mediante ensayos de torsión de múltiples pasadas. Se ha observado que el comportamiento durante el conformado en caliente de un acero con forma semiacabada, puede ser diferente al de un material convencional. La atención se ha centrado también en la última pasada del tren de laminación, en la que los bajos niveles de deformación aplicados para cumplir con las tolerancias dimensionales exigidas, pueden originar un crecimiento anormal de la microestructura. Se ha revisado la ventana óptima de condiciones de procesado para evitarlo, aportándose nuevos resultados. The purpose of this work is to study the influence of small additions of titanium in structural steels in order to improve their mechanical properties. Titanium-containing steels can show significant improvements in yield stress without loss of ductility. However, it is necessary to admit that the titanium technology in microalloyed steels is complicated and differs siqnificantly from the characteristics usually associated to other microalloying elements, such as V and Nb.Ti microlloying, alone or mixed with v and/or Nb, is used in a high number of industrial plants which produce billets and slabs. Additions of titanium have been shown to refine the microstructure, improve weldability and reduce the conteni of nitrogen in the steel, thus improving the mechanical properties. Fine TiN precipitates are required to correctly achieve these objectives. Second phase particles, if finely dispersed, can exert a pinning effect on the qrain boundaries and inhibit or restrict the grain growth. However, one of the main problems of Ti microalloying deals with the difficulty of achieving such fine precipitates. Thus, much work in this study has been focused on the description of the precipitates in these steels. Ti microalloying singularities start at the solidification stage. Relatively fast solidification and post-solidification cooling rates are needed in order to achieve fine precipitates. From this point of view, the spread of industrial facilities based on near-net-shape casting routes, like thin slab and beam blank, can introduce new challenges in Ti microalloying. This work is carried out in this new steel production trend, which reduce cost and material and is based on obtaining near-net-shape casting products. In this sense, continuously cast near-net-shape Ti and Ti-v microalloyed steels have been studied. One of the main objectives of this study is to cnaracterize TiN particles formed in the 1 i quid and during the solidification stage and analyzes the influence of cooling rate in their size. Another feature is to determine the efficiency of these particles in controlling grain size, through some thermal treatments in the laboratory. This study analyzes the static and dynamic recrystallization behaviour of Ti microalloyed steels, through double-hit torsion tests and single pass torsion tests under isothermal conditions. A wide range of deformation temperatures have been considered in these tests, as well as a representative range of grain sizes. These small precipitates are shown to be able to interact with softening mechanisms. Additionally, multipass torsion tests at decreasing temperatures have been carried out in order to simulate hot rolling. It is observed that this processing can be different for near-net-shape products, compared with the conventional route. Attention has been paid on the ast rolling pass, where a low deformation is usual1y applied. The possibility of the occurrence of abnormal grain growth arises from the low deformation level. The optimum processing conditions necessary to avoid this coarsening are revised and new results are presented
