Thermodynamic analysis of BN, AlN AND TiN Precipitation in boron-bearing steel

Análisis termodinámico de la precipitación de BN, AlN Y TiN en aceros al boro

En este trabajo, se ha estudiado el comportamiento de precipitación de las partículas de BN, AlN y TiN en el acero con boro basándose en cálculos termodinámicos. Durante el proceso de solidificación, la cantidad de precipitación de BN tiene una relación positiva con el contenido de boro, mientras que tiene una relación negativa con la temperatura. La capacidad de enlace del boro y el nitrógeno es mayor que la del aluminio y el nitrógeno, el BN precipita preferentemente cuando se añade boro al acero. La partícula de BN reduce el contenido de nitrógeno libre en el acero y, a continuación, impide la formación de la partícula de AlN. La combinación de titanio y elemento de nitrógeno es más precedente que la de boro y elemento de nitrógeno. La formación de la partícula TiN precede a la partícula BN, y la cantidad de precipitación de BN se reduce significativamente al añadir el elemento titanio al boro.

INTRODUCCIÓN

El elemento boro puede mejorar significativamente la templabilidad y la ductilidad en caliente del acero. Este efecto beneficioso se atribuye a la segregación del boro en los límites de grano, y los átomos de boro soluto alrededor de los límites de grano pueden ocupar vacantes y, por tanto, retardar la transformación de austenita en ferrita reduciendo la energía de los límites de grano [1-4]. Se puede evitar la formación y propagación de microfisuras en los límites de grano. Sin embargo, en el proceso de producción del acero al boro aparecen defectos en la superficie de la palanquilla de colada continua, como grietas superficiales, grietas internas de medio camino, pliegues, bolsas y crestas [5, 6]. En los últimos años, se ha investigado mucho sobre las grietas superficiales del acero con boro, y se ha detectado una gran cantidad de partículas de BN en los límites de grano de la austenita. La concentración de tensiones térmicas en los límites de grano es difícil de eliminar, lo que provoca una disminución de la termoplasticidad del acero con boro [7-9]. Además, se observaron partículas de AlN y BN en los límites de grano de austenita mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM), cuando la temperatura de la esquina del planchón era más baja. Bajo la influencia de la tensión térmica en el proceso de enderezado continuo comienzan a extenderse pequeñas grietas [10]. Como resultado, finalmente aparecen grietas superficiales en el proceso de colada continua.

Un ejemplo que aparece en la parte superior de la Figura 1 es la foto de una grieta superficial de un planchón de acero con boro. La parte inferior de la figura 1 es la distribución del elemento boro cerca de la grieta detectada mediante espectroscopia de masas de iones secundarios (SIMS).