Mechanical and service properties of low carbon steels processed by severe plastic deformation

Propiedades mecánicas y de servicio de aceros con bajo contenido en carbono procesados por deformación plástica severa

Se estudiaron la estructura y las propiedades de los aceros de bajo carbono 0,09% C-Mn-Si-Nb-V-Ti, 0,1% C-Mn-V-Ti y 0,09% C-Mo-V-Nb tras el prensado angular en frío de igual canal (ECAP). El ECAP conduce a la formación de una estructura parcialmente submicrocristalina con un tamaño de grano de 150 - 300 nm. El acero submicrocristalino 0,09 %C-Mn-Si-Nb-V-Ti, en comparación con el acero normalizado, se caracteriza por una Re superior en más de un factor 2 y una tenacidad al impacto superior en un factor 3,5 a una temperatura de ensayo de -40°C. La plasticidad en este caso es superior a la del acero normalizado. La plasticidad en este caso es algo inferior. El estado de alta resistencia de los aceros submicrocristalinos 0,1% C-Mn-V-Ti y 0,09% C-Mo-V-Nb después de ECAP se mantiene hasta una temperatura de prueba de 500°C. Las propiedades de resistencia a 600°C (es decir, la resistencia al fuego) de estos aceros son superiores en un 20-25 % a las de los aceros no deformados. La resistencia del acero 0,09% C-Mo-V-Nb a 600°C es sustancialmente superior a la del acero 0,1% C-Mn-V-Ti.

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 en canales iguales (ECAP), 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 ECAP 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 ECAP 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 ECAP en caliente, debido a sus características específicas, conduce a la formación de una estructura predominantemente recuperada (poligonizada) con límites de subgrano de bajo ángulo [9, 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 ECAP en frío y calentamiento [8].

Los objetivos de este trabajo fueron: 1. estudiar la posibilidad de obtener la estructura submicrocristalina en aceros de bajo carbono tras el prensado ECAP en frío y posterior calentamiento; 2. estimar las propiedades mecánicas y de servicio de los aceros de bajo carbono submicrocristalinos (SMC), incluyendo la resistencia al frío (tenacidad al impacto a temperaturas de hasta -40 °C) y al fuego (resistencia a 600 °C).