Ultrafine-grained low carbon steels by severe plastic deformation

Aceros de bajo carbono de grano ultrafino por deformación plástica severa

Se han estudiado la estructura y las propiedades de aceros con bajo contenido en carbono 0,14% C y 0,1% C - B tomados en dos estados iniciales, martensítico y ferrítico-pearlítico, tras el prensado angular en frío de igual canal (ECA). El prensado ECA conduce a la formación de una estructura sólo parcialmente submicrocristalina con un tamaño de grano de 150 - 300 nm, dependiendo de la aleación del acero y del estado inicial. La estructura más fina con los elementos de 190 nm de tamaño se obtiene en el acero 0,1% C - B microaleado con boro. La resistencia del acero 0,1% C - B tras el prensado en frío ECA (R_m = 805-1235 MPa) cumple las especificaciones de los elementos de fijación del grado de resistencia R80 - R120. La resistencia del acero 0,14% C deformado se aproxima a la del grado de resistencia R80.

INTRODUCCIÓN

Los métodos de deformación plástica severa (SPD) permiten obtener muestras a granel con estructura de grano ultrafino (nano y submicrocristalino), lo que proporciona propiedades mecánicas mejoradas [1,2]. El prensado angular de igual canal (ECA), que pertenece a los métodos SPD más prometedores, ha demostrado ser el método que mejora las propiedades de los materiales, incluidos los aceros con bajo contenido en carbono [3,4]. Tras el prensado ECA en frío no se obtiene ninguna estructura submicrocristalina desarrollada, ya que las capacidades del equipo deformador no permiten el cumplimiento de más de 2-3 ciclos de deformación. Sin embargo, incluso la estructura obtenida, que es parcialmente submicrocristalina y parcialmente subgranulada (celular), proporciona un nivel muy alto de propiedades mecánicas [5-8]. El prensado ECA en caliente también conduce a la formación de la estructura parcialmente submicrocristalina y parcialmente recuperada (poligonizada) [9,10]. Dicha estructura proporciona una alta resistencia, pero una baja tenacidad al impacto. El prensado ECA en caliente, debido a sus características específicas

conduce a la formación de una estructura predominantemente recuperada (poligonizada) con límites de subgrano de bajo ángulo9,10. En este caso, la resistencia disminuye pero sigue siendo suficientemente alta, y la tenacidad al impacto aumenta sustancialmente. La estructura predominantemente submicrocristalina en los aceros de bajo carbono puede obtenerse tras el prensado y calentamiento en frío ECA [8].

El objetivo de este trabajo era estudiar la posibilidad de obtener la estructura submicrocristalina en aceros de bajo contenido en carbono tras el prensado angular en frío de igual canal (ECA) y el posterior calentamiento. Se seleccionaron los aceros 0,14% C y 0,1%C-B como materiales candidatos para la sustitución de los aceros con 0,3-0,4% C para elementos de fijación de alta resistencia (pernos, pasadores) (Tabla 1). El aumento de la fracción de elementos de fijación de alta resistencia reducirá el consumo de materiales en los automóviles modernos.