Centreline formation of Nb(C, N) eutectic in structural steel

Formación central del eutéctico Nb(C, N) en acero estructural

La reduccion del area en la direccion del espesor es una propiedad mecanica esencial de las chapas gruesas de acero. Mediante un control rutinario, se detectó una reducción muy pequeña del área en la dirección del espesor en una probeta de tracción de una placa de 90 mm. Las cuidadosas investigaciones de la fractura y la sección de las probetas cortadas de la placa de 250 mm de espesor solidificada en fundición continua demostrada que la causa era la presencia de partículas gruesas de carbonitruro de niobio como constituyente del cuasi eutéctico Fe-Nb(C, N) que se forma debido a la segregación de niobio en la línea central.

INTRODUCCION

La reduccion del area en la direccion del espesor pasante es una propiedad mecanica esencial de las chapas gruesas de acero destinadas a soldaduras en angulo. En la norma EN 10164 [1] se especifican tres clases de calidad Z15, Z25 y Z35 con valores medios mínimos para la reducción del área en el espesor pasante de tres ensayos 15, 25 y 35 % y valor individual mínimo 10, 15 y 25 %, respectivamente. Durante un ensayo rutinario en el laboratorio de ensayos mecánicos de la acería eslovena Acroni doo, en una muestra sólo se encontró un 9,5 % de reducción del espesor a través del área, aunque la clase de chapa declarada era Z35.

La muestra se muestra en la figura 1. Según la referencia [2], el contenido de azufre es el principal responsable de la baja ductilidad en la dirección del espesor debido al desgarro lamelar con propagación de la fractura también a lo largo de la interfaz entre la inclusion de sulfuro y la matriz de ferrita [3].

La fricción másica de azufre en el acero ensayado, que era sólo del 0,003 % en masa, excluye la posibilidad de una baja reducción del área debido a las inclusiones de sulfuro. Al acero estructural investigado se le añade un pequeño contenido de niobio para alcanzar las propiedades mecánicas requeridas [4]. La adición de Nb también podría afectar a la ductilidad a través del espesor de las chapas pesadas debido a la formación de partículas gruesas de carbontruro de niobio como constituyentes del eutéctico degenerado Fe-Nb(C, N), que pueden formarse con un alto contenido de niobio o debido a una solidificación defectuosa del acero [5, 6].

Para identificar la causa de la baja reducción de área se llevó a cabo investigaciones detalladas de probetas cortadas a diferentes distancias de la superficie de la losa solidificada [7].

TRABAJO EXPERIMENTAL

El acero estructural S 355 J2+N se fundió en horno de arco eléctrico (EAF), se trató con desgasificación al vacío (VD), se coló en continuo y se cortó en planchones de dimensiones 250 × 1085 × 4770 mm.