Vanadium micro-alloyed high strength steels for forgings

Aceros microaleados al vanadio de alta resistencia para piezas forjadas

Para satisfacer la demanda industrial de aceros forjados con altas propiedades de tracción y requisitos microestructurales junto con un coste reducido, se ha evaluado la posibilidad de aumentar las propiedades de los aceros C-Mn mediante el refuerzo por precipitación que se consigue por microaleación (y sin la adición de elementos caros como Mo y Cr). Para ello, se ha explotado el efecto de la adición de V mediante modelización metalúrgica seguida de una fabricación de lingotes en laboratorio. El tratamiento térmico se ha diseñado con el objetivo de alcanzar las propiedades de tracción deseadas. Los resultados muestran que los requisitos del grado ASTM A694 F70 pueden cumplirse mediante la adición de 0,15% de V y un tratamiento térmico adecuado en una microestructura de ferrita-perlita, representativa de un componente forjado.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad, existen esencialmente tres métodos para fabricar aceros de alta resistencia, es decir, aceros con un límite elástico superior a unos 410 MPa y niveles de UTS superiores a unos 515 MPa, de acuerdo con la especificación ASTM A694, como se indica en la Tabla 1 [1].

Estos métodos son;

• Tratamientos térmicos innovadores en aceros de bajo contenido en carbono.
• Microaleación de aceros de medio carbono.
• Adopción de aceros multifásicos microaleados.

 Este documento se centrará en el segundo grupo [2-3]. El aumento del límite elástico puede conseguirse mediante mecanismos de precipitación o mejorando la templabilidad. En lo que respecta al aumento de la templabilidad, se suele añadir Mo o Cr, con el consiguiente aumento del coste de los materiales. A veces se añade boro a los aceros en pequeñas concentraciones para aumentar la templabilidad [4], especialmente en el caso de componentes de gran espesor.

En lo que respecta al refuerzo por precipitación, normalmente se prefiere el uso del V al del Nb debido a su comportamiento de solubilidad, que permite la disolución de las partículas de VCN a temperaturas más bajas [5], lo que favorece el refinamiento del tamaño de grano.

Se pueden conseguir resistencias aún mayores añadiendo niveles más altos de N en el rango de 150 - 200 ppm [2].

Además, dado que el V se disuelve fácilmente en la austenita durante el recalentamiento, se requieren temperaturas de recalentamiento de tocho más bajas, con la consecuencia de menores costes de producción en el taller, propiedades más uniformes y menores costes de enderezado. Aunque el uso del V como elemento de microaleación es bastante común en el caso de los productos planos (chapas o bobinas), no lo es tanto en el caso de las piezas forjadas, especialmente en el caso de los componentes forjados de gran espesor.