Investigation of boron segregation in low carbon steel

Investigación de la segregación de boro en acero de bajo contenido en carbono

En muchos tipos de acero se suelen añadir trazas de boro del orden del 0,002-0,009 %. El efecto del boro sobre las transformaciones de fase y la templabilidad de los aceros de baja aleación y bajo contenido en carbono depende de la forma de su comportamiento en solución sólida, ya sea en segregaciones o en precipitaciones. La temperatura y la velocidad de enfriamiento determinan la existencia de segregaciones de boro en los límites de grano. En el presente trabajo se han calculado simulaciones de concentraciones de boro con el programa informático DICTRA para aceros de bajo contenido en carbono 0,08 %C con 0,006 % de boro. Las investigaciones se llevaron a cabo para temperaturas de 1300 - 700°C y velocidades de enfriamiento de 1°C/s a 100°C/s. Se establecieron los cambios de las concentraciones de boro en austenita y ferrita tras el inicio de la transformación de fase γ→α.

INTRODUCCIÓN

Para que los aceros de bajo contenido en carbono y baja aleación utilicen eficazmente la microadición de boro en la mejora de las propiedades mecánicas mediante un aumento de la templabilidad, es necesario conocer la forma de aparición del boro, ya sea en distribución uniforme en solución sólida, en segregaciones o en precipitados. En las investigaciones de aceros austeníticos [1] y de baja aleación [2-4] se comprobó que las segregaciones de boro hacia los límites de grano dependen de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento. A temperaturas superiores a 980 °C se confirmó la existencia de boro en solución sólida a velocidades de enfriamiento con agua. A velocidades de enfriamiento con aire se produjo un proceso de segregación. De los resultados anteriores se puede afirmar que la segregación del boro hacia los límites de grano de la austenita estará controlada por la velocidad de enfriamiento a partir de la temperatura de austenización. Las investigaciones de la existencia de boro en el acero son difíciles debido a su pequeña adición 0,001 - 0,009 % en masa y como elemento ligero (número atómico 5) está en el límite de detección para el microanálisis de electrones y rayos X 5. Por lo tanto, en el presente trabajo para el acero bajo en carbono con 0,006%B, se realizó el modelado de la segregación de boro hacia los límites de grano de austenita con el programa DICTRA como una función de la austenitización 1300 - 700 °C y la velocidad de enfriamiento de 1 °C/s a 100 °C/s. Los datos de modelización se tomaron de los artículos [6-8].

El efecto del boro en las transformaciones de fase se debe a su migración a los límites de grano de la austenita durante el enfriamiento desde la temperatura de austenitización. El efecto del boro en el retraso de la transformación bainítica disminuía con el aumento del proceso de segregación del boro a lo largo de los límites de grano de la austenita.