ES2223593T3 - Metodo para producir una estructura de granos ultrafina para acero no aleado o de baja aleacion. - Google Patents
Metodo para producir una estructura de granos ultrafina para acero no aleado o de baja aleacion.Info
- Publication number
- ES2223593T3 ES2223593T3 ES00969603T ES00969603T ES2223593T3 ES 2223593 T3 ES2223593 T3 ES 2223593T3 ES 00969603 T ES00969603 T ES 00969603T ES 00969603 T ES00969603 T ES 00969603T ES 2223593 T3 ES2223593 T3 ES 2223593T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- steel
- temperature
- austenite
- tnr
- steels
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 96
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 96
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims description 14
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 8
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QFGIVKNKFPCKAW-UHFFFAOYSA-N [Mn].[C] Chemical compound [Mn].[C] QFGIVKNKFPCKAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017112 Fe—C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000617 Mangalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000742 Microalloyed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000011328 necessary treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- RMLPZKRPSQVRAB-UHFFFAOYSA-N tris(3-methylphenyl) phosphate Chemical compound CC1=CC=CC(OP(=O)(OC=2C=C(C)C=CC=2)OC=2C=C(C)C=CC=2)=C1 RMLPZKRPSQVRAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Cereal-Derived Products (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
Abstract
Método para producir una estructura de grano ultrafina para un acero eutectoide o hipoeutectoide no aleado o de baja aleación, caracterizado porque incluye como combinación las etapas en las que: el acero se calienta (1, 2) hasta una temperatura (T1) por encima de la temperatura Ac3 para transformar su estructura en una estructura completamente austenítica, con lo que la temperatura (T1) y el tiempo (d1) de mantenimiento a la temperatura (T1) están limitados para impedir el crecimiento del grano de la austenita, el acero se enfría (3) por debajo de la temperatura Tnr sin trabajarlo, siendo Tnr la temperatura por debajo de la cual los granos de austenita no se recristalizan, la laminación del acero (4a, 4b) empieza por debajo de la temperatura Tnr y se continúa en la región entre las temperaturas Tnr y Ar3 en al que la estructura del acero es esencialmente austenítica pero no tiene lugar ninguna recristalización de la austenita, el acero se enfría (5) posteriormente por debajo de las temperaturas Ar3 y Ar1.
Description
Método para producir una estructura de granos
ultrafina para acero no aleado o de baja aleación.
La invención se refiere a un método para producir
una estructura de granos ultrafina para aceros no aleados o de baja
aleación. Normalmente, los aceros son del tipo hipoeutectoide, pero
también pueden ser del tipo eutectoide.
Los aceros no aleados y de baja aleación son el
grupo más importante de los metales usados por el mundo
industrializado. Sus propiedades varían en función del contenido de
carbono, del contenido de elemento de aleación y de los tratamientos
incluidos en la fabricación de acero. La resistencia, la tenacidad y
la soldabilidad son las propiedades más importantes en los aceros de
bajo contenido en carbono (C < 0,25%) y por tanto, se usan
ampliamente en diversas estructuras. El uso generalizado de los
aceros de contenido medio en carbono (C =
0,25-0,60%), es decir, aceros para templar y de
revenido, se basa en su elevada resistencia y su buena tenacidad.
Sin embargo, su soldabilidad es débil debido a que tienen tendencia
al temple causada por un contenido más bien alto en carbono. Los
aceros con contenido alto en carbono (> 0,60%) son más duros y
más resistentes a la abrasión, pero su tenacidad y también su
soldabilidad son más débiles que en los aceros con bajo contenido en
carbono.
El diagrama de fases
hierro-carbono para el contenido en carbono del 0 al
1,0% se presenta en la figura 1. Durante el calentamiento lento por
debajo de la temperatura Ac1, la estructura de un acero es
naturalmente ferrítica (a-Fe) y/o perlítica
(a-Fe + Fe3C). Entre las temperaturas Ac1 y Ac3, se
forma más austenita (g-Fe) además de ferrita en la
estructura cuanto más asciende la temperatura, y por encima de la
temperatura Ac3, la estructura es completamente austenítica. Con un
calentamiento lento, la temperatura Ac1 es aproximadamente de 730ºC
y la temperatura Ac3 varía en función del contenido en carbono. La
temperatura Ac3 de hierro puro es aproximadamente de 910ºC, de acero
que contiene el 0,1% de carbono aproximadamente de 880ºC y de acero
que contiene el 0,75% de carbono aproximadamente de 730ºC.
Durante el enfriamiento convencional o rápido, la
transformación de austenita a ferrita y perlita no empieza hasta que
se alcanza la temperatura Ar3, que es decenas de grados o hasta
doscientos grados inferior a la temperatura Ac3. En consecuencia, la
temperatura de parada de la fase de transformación, Ar1, es
claramente inferior a la temperatura Ac1.
En un acero que contiene más del 0,1 de carbono,
especialmente si contiene suficientes elementos de aleación que
aumentan la templabilidad, es decir manganeso, cromo, níquel o
molibdeno, la transformación de austenita en ferrita y perlita se
hace más lenta e incluso puede detenerse parcial o completamente
mediante enfriamiento rápido. En la estructura que se está
enfriando, también se forman entonces bainita y/o martensita a
temperaturas inferiores, siendo estas fases más fuertes que la
estructura ferrítica-perlítica pero normalmente no
tan tenaces. En un enfriamiento muy rápido, es decir, de temple, el
objetivo es una estructura martensítica completa en aceros con
contenido medio o alto en carbono.
Los aceros no aleados o de baja aleación se
producen normalmente de manera que se moldea por colada el acero
fundido y después, los desbastes planos de un tamaño adecuado se
calientan normalmente hasta de 1200 a 1300ºC y se laminan más finos,
al mismo tiempo que se está enfriando el acero. Finalmente, se deja
enfriar una chapa, barra, etc. o se enfría con un enfriamiento
acelerado hasta temperatura ambiente. Después de la laminación en
caliente, algunos aceros se normalizan o austenizan adicionalmente
para templar por encima de la temperatura Ac3. Por ejemplo, un acero
que va a normalizarse se enfría normalmente hasta 500ºC, sólo,
temperatura a partir de la cual se calienta en un horno hasta una
temperatura de aproximadamente 30 a 50ºC por encima de la
temperatura Ac3 (a menudo dentro del intervalo de 800 a 920ºC) y
después se deja normalmente enfriar.
La austenización de aceros de contenido medio y
alto en carbono antes de templar también se realiza por encima de la
temperatura Ac3, pero la estructura se templa con enfriamiento
acelerado en agua o aceite, es decir, se cambia principalmente a
martensita. A veces, un acero puede usarse en este estado para
finalidades en las que se requiere una buena resistencia a la
abrasión, aunque la tenacidad de la estructura se mantenga débil. Si
también se desea buena tenacidad para un acero martensítico, debe
templarse a una temperatura de aproximadamente 550 a 650ºC. Después,
se trata de un acero (QT) templado y revenido que es muy adecuado
para ejes de transmisión, por ejemplo, para los que se requiere
tanto dureza como tenacidad.
Las propiedades de dureza y tenacidad de un acero
pueden mejorarse reduciendo el tamaño de grano de la
microestructura. El tamaño de grano de la estructura
ferrítica-perlítica final es menor cuando el tamaño
de grano de la austenita es menor y/o cuando la austenita tiene un
estado más deformado antes del enfriamiento y la transformación de
fase. También mejorarán las propiedades de las estructuras
bainíticas, martensíticas y QT de la misma manera a medida que se
reduce el tamaño de grano.
Se intenta obtener un tamaño de grano pequeño,
por ejemplo, añadiendo pequeñas cantidades, normalmente inferiores
al 0,1% de elementos de microaleación, tipo niobio, titanio o
vanadio, en el interior de un acero fundido. Se forman entonces
precipitados muy pequeños de carburo, nitruro y carbonitruro de
estos elementos de aleación en la estructura durante las fases de la
producción del acero. El movimiento de los límites del grano está
limitado por estos pequeños precipitados y, por tanto, se retrasa el
crecimiento del grano a temperaturas elevadas. Los aceros aleados
con los elementos de microaleación mencionados anteriormente se
denominan a menudo aceros de grano fino.
El tamaño de grano de un acero puede reducirse
también mediante una laminación en caliente mejorada, denominada
laminación termomecánica (TMCP). Estos aceros denominados TM se usan
para aplicaciones muy exigentes, por ejemplo, construcciones de
puentes, ya que, cuando se trata de aceros de bajo contenido en
carbono, se consigue la mejor combinación de dureza, tenacidad y
soldabilidad en estos aceros. Los aceros TM también son a menudo
aceros microaleados.
La laminación termomecánica se lleva a cabo a
temperaturas más bajas que la laminación normal, es decir, por
debajo de 1200ºC, y la laminación termina cerca de la temperatura
Ar3, o bien un poco por encima de ésta, siendo todavía la estructura
austenita, o bien un poco por debajo de ésta, conteniendo ya la
estructura también algo de ferrita. El tamaño de grano de la
austenita es de aproximadamente 20 \mum o mayor antes de los
últimos pasos y después de laminar, los granos trabajados se alargan
normalmente porque no tiene lugar ninguna recristalización de la
microestructura debido a la baja temperatura de laminación.
El enfriamiento acelerado hasta aproximadamente
500ºC después de la laminar y finalmente, el enfriamiento más lento
hasta la temperatura ambiente, suelen asociarse con la laminación
termomecánica. En los aceros de contenido bajo y alto en carbono,
los granos alargados se transforman en ferrita y perlita durante el
enfriamiento. Mientras el tamaño de grano de ferrita de los aceros
laminados de manera convencional es de 10 a 30 \mum, el tamaño de
grano de los aceros TM es normalmente entre de 5 a 10 \mum y en el
mejor de los casos de 4 \mum.
Se han conseguido tamaños de grano de
microestructura todavía más pequeños usando varios métodos, con lo
cual puede hablarse de aceros con tamaño de grano ultrafino. Se han
tratado sobre todo los aceros UFF (ferrita ultrafina). Para
microestructuras diferentes, es difícil determinar el límite
superior del tamaño de grano ultrafino, pero para los aceros
ferríticos es en todos los casos inferior a 5 \mum y
preferiblemente de 1 a 3 \mum. La perlita y también la bainita y
la martensita se forman de maneras diferentes que la ferrita y sus
tamaños de grano son normalmente un poco mayores, lo que es cierto
también para aceros con tamaño de grano ultrafino.
Un método combinado con laminación en caliente de
aceros de carbono o carbono-manganeso con bajo
contenido en carbono se presenta en la patente de los EE.UU. número
4466842 (Yada et al.), método en el cual se lleva a cabo un
trabajo duro durante las últimas etapas de la laminación en caliente
cerca de la temperatura Ar3. El tamaño de grano de ferrita obtenido
es aproximadamente de 4 \mum después de una reducción del 40%,
aproximadamente de 3 \mum después de una reducción del 60% y
aproximadamente de 2 \mum después de una reducción del 75% o
más.
En algunos casos, el tratamiento con calor del
acero puede dar como resultado un tamaño de grano tan pequeño como 3
\mum. Se ha presentado un método en la solicitud de patente
internacional del solicitante PCT/FI98/00334, método mediante el
cual, en función del tipo de acero y las posibilidades de llevar a
cabo el tratamiento con calor, puede conseguirse un tamaño de grano
de 5 \mum e incluso un tamaño de grano de hasta 3 \mum con
algunos aceros y parámetros de procedimiento. El método necesita
normalmente cambios de temperatura rápidos o muy rápidos, por
ejemplo durante el calentamiento y enfriamiento, y por tanto, la
realización del mismo es a menudo problemática en los procesos de
producción prácticos.
Un objeto de la presente invención es presentar
un método que es sencillo y fácil de realizar y puede aplicarse tan
ampliamente como sea posible para producir un tamaño de grano
ultrafino para un acero.
Un método según la invención se caracteriza por
lo que se define en la reivindicación 1 de las reivindicaciones
adjuntas. En las otras reivindicaciones, se definen varias
realizaciones de la invención.
El método según la invención puede usarse en vez
de los tratamientos convencionales termomecánicos y tratamientos de
grano fino o junto con ellos para mejorar las propiedades,
especialmente la dureza y la tenacidad de aceros eutectoides o
hipoeutectoides no aleados o de baja aleación (contenido de carbono
no superior al 0,8%). El tratamiento necesario puede llevarse a cabo
fácilmente y con operaciones sencillas durante la última etapa de un
procedimiento convencional de fabricación. No se necesita ningún
método especial de trabajo o trabajo muy duro. Después del
tratamiento, la microestrutura de un acero puede incluir ferrita,
perlita, bainita y/o martensita.
La invención y algunas realizaciones, ejemplos de
la misma, se describen con más detalle en lo siguiente con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 presenta, como una información para
ayudar a comprender la descripción de la invención, el diagrama de
equilibrio Fe-C para contenidos en carbono del 0 al
1,0% durante el calentamiento lento;
las figuras 2(a) y 2(b) son
gráficos que presentan esquemáticamente algunas realizaciones del
método según la invención; y
las figuras 3 y 4 presentan microestructuras de
un acero después de la laminación en caliente convencional y después
de usar el método según la invención, respectivamente.
Las transformaciones de fase del acero y las
temperaturas Ac1 y Ac3 relacionadas, se han explicado en la
introducción anterior con referencia a la figura 1.
Como ya se ha mencionado en la introducción,
durante el enfriamiento convencional o rápido, la transformación de
austenita a ferrita y perlita no empieza hasta que se alcanza la
temperatura Ar3, que es decenas de grados o hasta doscientos grados
inferior a la temperatura Ac3. En consecuencia, la temperatura de
acabado de la transformación de fase, Ar1, es claramente inferior
que la temperatura Ac1. Además de estas temperaturas, los gráficos
de las figuras 2(a) y 2(b) incluyen la temperatura Tnr
(nr = no recristalización) por debajo de la cual los granos de
austenita deformados no se recristalizan más. La temperatura Tnr de
los aceros no aleados es a menudo de aproximadamente 800ºC. Valores
a modo de ejemplo de Ar3 y Ar1 son, en el presente documento, de
aproximadamente 680ºC y de aproximadamente 500ºC, respectivamente.
Las temperaturas Tnr de aceros microaleados pueden ser muy
superiores, hasta de 1050ºC.
En un tratamiento según la invención, cuyas
realizaciones se ilustran mediante los gráficos de las figuras
2(a) y 2(b), se calienta primero un acero durante la
etapa 1 hasta una temperatura T1 por encima de Ac3 para transformar
la microestructura (ferrita, perlita, etc.) de manera esencial
completamente en austenita. La temperatura T1 se mantiene lo
suficientemente baja de manera que se impide el crecimiento
demasiado fuerte de los granos de austenita. Una temperatura
adecuada para los aceros de contenido bajo en carbono y contenido
medio en carbono es a menudo aproximadamente de 900ºC e incluso para
aceros de baja aleación, no es superior a 1150ºC. También se
controla el tiempo d1 de mantenimiento por encima de la temperatura
Ac3 (etapa 2) y se limita para reducir el crecimiento del grano de
austenita. Durante esta etapa, se intenta mantener el tamaño de
grano de austenita en 15 \mum o menos y a menudo, es posible
mantenerlo en la cantidad de aproximadamente 10 \mum.
Después de un tiempo de mantenimiento limitado,
el acero se enfría en la etapa 3 por debajo de la temperatura Tnr.
No se lleva a cabo ningún trabajo durante el recocido 2 por encima
de la temperatura Ac3 y durante la etapa 3 de enfriamiento, la
laminación no se empieza hasta que se está por debajo de la
temperatura Tnr en la que los granos de austenita se alargan durante
la laminación y se mantienen planos porque no tiene lugar ninguna
recristalización más de la austenita. En la realización de la figura
2(a), la laminación 4a se acaba por encima de la temperatura
Ar3 o en la región en la que la austenita empieza a transformarse
en, por ejemplo, ferrita. En la realización de la figura
2(b), la laminación 4b continuará hasta la temperatura Ar1 en
la que la estructura de austenita se ha descompuesto completamente,
es decir, se ha transformado, por ejemplo, en ferrita y perlita. La
laminación se lleva a cabo como uno o más pasos. Después de la
laminación, el acero se enfría o de deja enfriar en la etapa 5. La
microestructura final de un acero puede afectarse por la velocidad
de enfriamiento así como naturalmente por las características de
laminación, por ejemplo, por su pesadez.
En la práctica, la laminación podría llevarse a
cabo entre las temperaturas Tnr y Ar1, que pueden ser desde 800
hasta 500ºC, por ejemplo. Cuando la laminación se continúa incluso
por debajo de la temperatura Ar3, los granos de austenita deformados
previamente así como los nuevos granos de ferrita transformados
recientemente (y las colonias de perlita desarrolladas a
temperaturas inferiores) se deformarán. Cuando la temperatura se
acerca a la temperatura Ar1, sólo una pequeña parte de todos los
granos son granos de austenita. Se han transformado en ferrita y
perlita.
Estos límites de temperatura son totalmente
específicos para un acero. Una cuantificación exacta de las
temperaturas Tnr, Ar3 y Ar1 resulta laboriosa en la práctica. A
menudo se usan ecuaciones matemáticas para ello.
El tratamiento según el método novedoso puede
conectarse con recocido de normalización, por ejemplo. Después, el
tamaño de grano de austenita es a menudo inferior a 10 \mum. A
medida que este tipo de microestructura de grano fino se lamina por
debajo de la temperatura Tnr pero, sin embargo, más allá de la
temperatura Ar3, es decir, en la región de la austenita, los granos
pequeños de austenita se alargan y permanecen invariados durante el
enfriamiento hasta la transformación de fase. Por ejemplo, las
temperaturas Tnr y Ar3 de un acero de contenido medio en carbono que
contiene el 0,33% de carbono son 840ºC y 630ºC, respectivamente.
Según las pruebas llevadas a cabo, el tamaño de grano de ferrita de
aceros de contenido bajo en carbono y de contenido medio en carbono
después de las transformaciones de fase es aproximadamente de 2 a 3
\mum o sólo la mitad comparado con el tamaño de grano de una chapa
de acero laminada termomecánicamente de una manera convencional. La
dureza y la tenacidad de impacto de estos aceros de grano ultrafino
son esencialmente mejores que las de aquellos aceros laminados
termomecánicamente de una manera convencional.
La figura 3 presenta una micrografía tomada de la
microestructura del acero de contenido medio en carbono mencionado
anteriormente después de laminación en caliente convencional, y la
figura 4 presenta una micrografía tomada de la microestructura del
acero de contenido medio en carbono mencionado anteriormente después
de tratamiento según la invención.
En lo que sigue, se presentan algunos ejemplos de
resultados experimentales que se han obtenido aplicando el método de
la invención a aceros de diferentes tipos:
El contenido en carbono de este acero de del
0,15% y el contenido en manganeso es del 1,2%. Las dimensiones de
las muestras de prueba antes de la laminación son: espesor 8 mm,
ancho 30 mm y longitud 140 mm. Las muestras de prueba se mantuvieron
en un horno de aire a 880ºC durante 40 minutos en la manera que
corresponde a calentar y recocer durante la normalización. Después
de este periodo de tiempo, las muestras de prueba se enfriaron
lentamente hasta la temperatura de laminación, en un caso hasta
800ºC y en dos otros casos hasta 750ºC. La laminación con un paso se
llevó a cabo usando un laminador de laboratorio y la tasa de
reducción fue del 45%. Después de la laminación, se enfriaron dos
muestras de prueba hasta la temperatura ambiente usando enfriamiento
acelerado con aire (desde 750ºC y 800ºC, velocidad de enfriamiento
de aproximadamente 15ºC/s). Una muestra se enfrió lentamente después
de la laminación (desde 750ºC, velocidad de enfriamiento de
aproximadamente 4ºC/s).
La microestructura del acero antes del
tratamiento según el método novedoso era
ferrítica-perlítica y el tamaño de grano de ferrita
era de aproximadamente 15 \mum (ASTM número 9). Después del
tratamiento, cuando se usó un enfriamiento acelerado con aire, el
tamaño de grano de ferrita era 2,5 a 3,0 \mum (ASTM número 14). El
tamaño mínimo de grano (2,5 \mum) se obtuvo cuando la temperatura
de laminación era de 750ºC y el tamaño máximo de grano (3,0 \mum)
cuando la temperatura de laminación era de 800ºC. Cuando la otra
muestra de prueba laminada a 750ºC se enfrió lentamente después de
la laminación hasta la temperatura ambiente (velocidad de
enfriamiento de aproximadamente 4ºC/s), el tamaño de grano de
ferrita fue de 3,5 \mum (ASTM número 13).
El contenido en carbono de este acero es del
0,08%, el contenido en silicio es del 0,20% y el contenido de
manganeso es del 1,7%. Además, el acero contiene cantidades pequeñas
de elementos de microaleación para reducir el tamaño de grano.
Para este acero, se llevaron a cabo pruebas
similares como para el acero del ejemplo 1. El tamaño de grano de
ferrita después de tratamiento según el método novedoso fue de 2,4 a
2,8 \mum cuando se usó enfriamiento acelerado con aire y 3,6
\mum con enfriamiento lento.
El contenido en carbono de este acero de
contenido medio en carbono es del 0,33%, el contenido en silicio es
del 0,3% y el contenido de manganeso es del 1,2%. Este tipo de acero
está normalmente en estado de laminado en caliente, normalizado,
templado o templado y revenido. El acero no contiene ningún otro
elemento de aleación más que silicio y manganeso.
El acero usado en las pruebas estaba inicialmente
en el estado de laminado en caliente (figura 3).
Las muestras de prueba se mantuvieron en un horno
de aire a 880ºC durante 40 min, después de lo cual se enfriaron y
laminaron, una muestra a 800ºC y la otra a 720ºC. la reducción fue
del 45%. El enfriamiento acelerado por aire se usó después de la
laminación, con una velocidad de enfriamiento de aproximadamente
8ºC/s. La microestructura contenía perlita y ferrita y el tamaño de
grano de ferrita era de aproximadamente 2 \mum (ASTM número 15),
cuando al temperatura de laminación era de 720ºC (figura 4). Como
puede verse en la figura 4, los granos blancos de ferrita son más
pequeños que las colonias de perlita grises o negras.
Además de los experimentos de laminación en
laboratorio mencionados, se han llevado a cabo numerosos otros
experimentos que simulan la laminación usando un simulador
termomecánico. También basándose en estos experimentos, ha sido
posible comprobar el descubrimiento sorprendente que el tamaño de
grano ultrafino puede conseguirse también usando tasas de reducción
más bien pequeñas. Puede concluirse, basándose en estos
experimentos, que la tasa de reducción total debe ser al menos del
15% para conseguir un tamaño de grano ultrafino (de 1 a 3 \mum) en
un acero. También se ha encontrado que la velocidad de enfriamiento
después de la laminación debe ser al menos de 5ºC/s para asegurar el
tamaño de grano ultrafino.
Una característica esencial del método novedoso
es que el crecimiento del grano de austenita se limita lo máximo
posible antes de la laminación. Preferiblemente, el tamaño de grano
es entonces no mayor que aproximadamente 15 \mum. El tamaño de
grano de austenita durante el recocido de normalización puede ser
incluso inferior a 10 \mum. Todavía pueden conseguirse tamaños de
grano de austenita más pequeños usando calentamiento rápido y un
tiempo corto de recocido, lo que da como resultado un tamaño de
grano de austenita incluso menor que 6 \mum antes de la
laminación.
La invención puede aplicarse ampliamente en la
industria que produce, por ejemplo, chapas, barras y alambres de
aceros eutectoides o hipoeutectoides no aleados o de baja aleación.
El método según la invención es muy apropiado para ser usado en la
última etapa de producción para mejorar las propiedades del acero,
por ejemplo dureza, resistencia a la tracción y tenacidad al
impacto.
La invención y algunas realizaciones de la misma
se han descrito anteriormente y se han presentado ejemplos basados
en resultados experimentales sobre su implementación y efectos en la
fabricación de algunos tipos de aceros. En vista de la descripción y
de los ejemplos, es evidente que la realización de la invención
puede variar ampliamente en función, por ejemplo, del contenido en
carbono del acero. De forma similar, la velocidad de enfriamiento de
un acero afecta la estructura de fase, que puede contener ferrita,
perlita, bainita y/o martensita.
La invención puede variarse dentro del alcance
definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Método para producir una estructura de grano
ultrafina para un acero eutectoide o hipoeutectoide no aleado o de
baja aleación, caracterizado porque incluye como combinación
las etapas en las que:
el acero se calienta (1, 2) hasta una temperatura
(T1) por encima de la temperatura Ac3 para transformar su estructura
en una estructura completamente austenítica, con lo que la
temperatura (T1) y el tiempo (d1) de mantenimiento a la temperatura
(T1) están limitados para impedir el crecimiento del grano de la
austenita,
el acero se enfría (3) por debajo de la
temperatura Tnr sin trabajarlo, siendo Tnr la temperatura por debajo
de la cual los granos de austenita no se recristalizan,
la laminación del acero (4a,4b) empieza por
debajo de la temperatura Tnr y se continúa en la región entre las
temperaturas Tnr y Ar3 en al que la estructura del acero es
esencialmente austenítica pero no tiene lugar ninguna
recristalización de la austenita,
el acero se enfría (5) posteriormente por debajo
de las temperaturas Ar3 y Ar1.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la laminación del acero se continúa en
la región entre las temperaturas Ar3 y Ar1.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la temperatura (T1) por encima de la
temperatura Ac3 no está por encima de 1150ºC.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tamaño de grano de la estructura de
austenita no es mayor que 15 \mum.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se lleva a cabo como la última etapa del
procedimiento de fabricación del acero en el que la temperatura del
acero se aumenta por encima de la temperatura Ac3.
6. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se lleva a cabo junto con un tratamiento
de calor convencional, por ejemplo normalización o recocido con
temple.
7. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque después del tratamiento la
microestructura del acero contiene una o más de las siguientes
fases: ferrita, perlita, bainita y martensita, siendo la
microestructura dependiente de la composición del acero y de la
velocidad a la que se enfría el acero desde la temperatura de
laminación hasta la temperatura ambiente.
8. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la tasa de reducción total durante el
tratamiento es de al menos el 15%.
9. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la velocidad de enfriamiento del acero
después de la laminación es de al menos 5ºC/s.
10. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el contenido en carbono del acero no es
mayor del 0,8%.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI992263 | 1999-10-19 | ||
FI992263 | 1999-10-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2223593T3 true ES2223593T3 (es) | 2005-03-01 |
Family
ID=8555474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES00969603T Expired - Lifetime ES2223593T3 (es) | 1999-10-19 | 2000-10-18 | Metodo para producir una estructura de granos ultrafina para acero no aleado o de baja aleacion. |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6719860B1 (es) |
EP (1) | EP1230405B1 (es) |
CN (1) | CN1332043C (es) |
AT (1) | ATE269420T1 (es) |
AU (1) | AU7927500A (es) |
DE (1) | DE60011666T2 (es) |
ES (1) | ES2223593T3 (es) |
WO (1) | WO2001029272A1 (es) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006015666B4 (de) | 2006-04-04 | 2024-02-29 | Magna International Inc. | Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils durch Warmumformen mit simultaner Beschneideoperation |
DE102006032617B4 (de) * | 2006-07-12 | 2008-04-03 | Universität Kassel | Verfahren zur Herstellung eines zum Formhärten geeigneten Blechhalbzeugs |
CN102021300A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-04-20 | 无锡宏达重型锻压有限公司 | 大型叶轮材料锻件晶粒细化热处理工艺 |
KR101316248B1 (ko) * | 2011-06-02 | 2013-10-08 | 현대자동차주식회사 | 초미세립 펄라이트 조직을 갖는 비조질강 및 그 제조방법 |
CN104526168B (zh) * | 2014-11-04 | 2016-11-16 | 南方增材科技有限公司 | 一种电熔成形超低碳超细晶合金钢材料 |
RU2684659C1 (ru) | 2015-06-03 | 2019-04-11 | Зальцгиттер Флахшталь Гмбх | Деформационно-упрочненный компонент из гальванизированной стали, способ его изготовления и способ получения стальной полосы, пригодной для деформационного упрочнения компонентов |
CN109504838A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-22 | 宁波淡水谷金属制线有限公司 | 一种钢丝热处理工艺 |
CN111378824B (zh) * | 2020-05-14 | 2020-12-08 | 东北大学 | 一种51CrV4亚共析精冲钢热加工工艺 |
IT202000016153A1 (it) * | 2020-07-03 | 2022-01-03 | Danieli Off Mecc | Processo per la produzione di bobine compatte di barre di acciaio prive di martensite e a grano ultra-fine |
CN114807549A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-29 | 昆明理工大学 | 一种细化热作模具钢晶粒的热变形方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5672127A (en) * | 1979-11-17 | 1981-06-16 | Nippon Steel Corp | Manufacture of low yield ratio complex structure high tension steel having excellent ductility |
JPS5877528A (ja) * | 1981-10-31 | 1983-05-10 | Nippon Steel Corp | 低温靭性の優れた高張力鋼の製造法 |
US4466842A (en) | 1982-04-03 | 1984-08-21 | Nippon Steel Corporation | Ferritic steel having ultra-fine grains and a method for producing the same |
JPS59107023A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-21 | Nippon Steel Corp | 極細粒熱延鋼板の製造方法 |
US4619714A (en) * | 1984-08-06 | 1986-10-28 | The Regents Of The University Of California | Controlled rolling process for dual phase steels and application to rod, wire, sheet and other shapes |
JP2596860B2 (ja) | 1991-02-04 | 1997-04-02 | 新日本製鐵株式会社 | 鋼管の円周方向ヤング率が高く圧潰特性に優れた電縫油井管の製造方法 |
FI971625A (fi) | 1997-04-17 | 1998-10-18 | Aspector Oy | Teräksen lämpökäsittely |
TW580519B (en) | 1997-09-22 | 2004-03-21 | Nat Res Inst Metals | Super fine structure steel and manufacturing method thereof |
-
2000
- 2000-10-18 CN CNB008145598A patent/CN1332043C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-18 US US10/110,983 patent/US6719860B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-18 AT AT00969603T patent/ATE269420T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-10-18 ES ES00969603T patent/ES2223593T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-18 EP EP00969603A patent/EP1230405B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-18 WO PCT/FI2000/000902 patent/WO2001029272A1/en active IP Right Grant
- 2000-10-18 DE DE60011666T patent/DE60011666T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-18 AU AU79275/00A patent/AU7927500A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE269420T1 (de) | 2004-07-15 |
DE60011666D1 (de) | 2004-07-22 |
EP1230405B1 (en) | 2004-06-16 |
CN1332043C (zh) | 2007-08-15 |
US6719860B1 (en) | 2004-04-13 |
EP1230405A1 (en) | 2002-08-14 |
WO2001029272A1 (en) | 2001-04-26 |
AU7927500A (en) | 2001-04-30 |
CN1382224A (zh) | 2002-11-27 |
DE60011666T2 (de) | 2005-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5787492B2 (ja) | 鋼管の製造方法 | |
KR101222724B1 (ko) | 연성이 우수한 고강도 강 시트의 제조 방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 시트 | |
ES2387040T3 (es) | Acero de doble fase, producto plano de un acero de doble fase de este tipo y procedimiento para la fabricación de un producto plano | |
ES2853925T3 (es) | Fleje de acero laminado en caliente y procedimiento de fabricación | |
ES2714302T3 (es) | Chapa de acero laminado en frío de alta resistencia que tiene una excelente abocardabilidad y perforabilidad de precisión, y un método fabricación de dicha chapa | |
CN101479392B (zh) | 耐磨性及延性优良的珠光体系钢轨的制造方法 | |
ES2659544T3 (es) | Procedimiento para la fabricación de un producto plano de acero altamente resistente | |
ES2831249T3 (es) | Procedimiento de fabricación de una banda de acero de fase dual con estructura ferrito-martensítica, laminada en frío y banda obtenida | |
ES2645731T3 (es) | Unión soldada por puntos con alta resistencia y alta capacidad de conformación y procedimiento para su producción | |
JP6093702B2 (ja) | 多相鋼から作られた冷間圧延平鋼製品およびその製造方法 | |
ES2701838T5 (es) | Procedimiento para fabricar una chapa de acero de alta resistencia y la chapa obtenida | |
ES2223593T3 (es) | Metodo para producir una estructura de granos ultrafina para acero no aleado o de baja aleacion. | |
ES2238669T5 (es) | Banda de acero laminada en caliente y procedimiento para su fabricación. | |
ES2958809T3 (es) | Lámina de acero laminada en caliente con alto índice de expansión de orificios y procedimiento de fabricación de la misma | |
JP4109619B2 (ja) | 伸び、及び伸びフランジ性に優れた高強度鋼板 | |
US20190185951A1 (en) | Method for producing a high-strength steel strip with improved properties for further processing, and a steel strip of this type | |
KR101301351B1 (ko) | 강도와 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의제조방법 | |
KR102544854B1 (ko) | 구멍 확장비가 높은 냉연 어닐링된 강판 및 그 제조 방법 | |
ES2746260T3 (es) | Hoja de acero moldeable por calor, endurecible por aire, soldable | |
ES2954141T3 (es) | Método para la fabricación en línea de tubo de acero | |
JP4102273B2 (ja) | 加工性に優れた高張力鋼板の製造方法 | |
ES2316713T3 (es) | Procedimiento para el tratamiento termico de una banda de acero laminado en frio, apropiada para el conformado, y banda de acero asi obtenida. | |
JPS63312917A (ja) | ばね性と延性の優れた高強度鋼板の製造方法 | |
ES2963989T3 (es) | Alambre de resorte, pinza de sujeción formada a partir del mismo y procedimiento para producir un alambre de resorte de este tipo | |
JP4336269B2 (ja) | 溶融亜鉛めっき高張力鋼板の製造装置 |