Caracterización microestructural y mecánica de aceros de fase dual (ferrita-martensita), obtenidos mediante procesos térmicos y termomecánicos

Microstructural and mechanical characterization of dual phase steels (ferrite-martensite), obtained by thermomechanical processes

En este artículo se discuten las tres rutas diferentes de tratamientos térmicos y termomecánicos para ser utilizados en la obtención de un acero de fase dual (ferrita-martensita), a partir de la modificación microestructural de un acero de bajo carbono AISI/SAE 8620. Se explican las variables de proceso para cada una de las tres rutas empleadas. La caracterización microestructural del material se realizó mediante microscopia óptica y electrónica de barrido y la caracterización mecánica mediante ensayos de dureza, tracción uniaxial, impacto y doblado. Los resultados muestran que el tratamiento de temple intercrítico con enfriamiento en agua, antecedido por un calentamiento con austenización completa con enfriamiento en aire, presentó la mejor combinación de características mecánicas.

INTRODUCCIÓN

La selección de materiales es uno de los procesos más importantes en la elaboración de una pieza, puesto que es un factor determinante para los criterios de diseño y fabricación del elemento. La industria automotriz es un ejemplo de la importancia al momento de elegir un material, ya que se buscan partes que cumplan determinados requerimientos como alta resistencia mecánica, bajo peso, alta absorción de energía, entre otros, de tal manera que la pieza sea adecuada para la condiciones propias de un vehículo y que a su vez se puedan fabricar utilizando las técnicas existentes.

En la actualidad una familia de materiales muy utilizada en la fabricación de vehículos es la de los aceros avanzados de alta resistencia, AHSS (por sus siglas en inglés: Advanced High Strength Steel), este grupo está constituido por los aceros DP (Fase dual), CP (Fase compleja), TRIP (Transformación plástica inducida), MS (Martensíticos) y TWIP (Transformación plástica inducida por maclado) 1. Los AHSS se caracterizan por tener una mayor resistencia a la fluencia que los HSS (por sus siglas en inglés: High Strength Steel), y en algunos casos una elongación mayor, como se observa en la Figura 1.

Como se mencionó, dentro de los AHSS, se encuentra el acero DP, el que según la ULSAB-AVC (Ultra Light Steel Auto Body - Advance Vehicle Concept), es el material más utilizado para fabricar la mayor cantidad de autopartes, pues hasta un 74% de las estructura de un vehículo se encuentra elaborada con este acero 2. La razón de su uso se debe a que el acero de fase dual es capaz de cumplir con los requerimientos propios de una pieza automotriz, teniendo una combinación excepcional entre resistencia y ductilidad 3, debido a que la fase martensítica existente brinda una alta resistencia y la fase ferrítica ofrece una buena ductilidad 4.