ES2933436T3 - Método para producir acero de alto límite elástico - Google Patents

Abstract

Esta divulgación está relacionada con el acero de alto límite elástico, donde el límite elástico se puede aumentar sin afectar significativamente la resistencia máxima a la tracción (UTS) y, en algunos casos, se puede obtener un mayor límite elástico sin una disminución significativa en la resistencia máxima a la tracción y el alargamiento total. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para producir acero de alto límite elástico

Campo de invención

Esta divulgación se relaciona con el acero de alto límite elástico. Debido a las estructuras y mecanismos únicos, el límite elástico se puede aumentar sin afectar significativamente la resistencia última a tracción (UTS) y en algunos casos, se puede obtener un mayor límite elástico sin una disminución significativa en la resistencia última a tracción y alargamiento total. Estos nuevos aceros pueden ofrecer ventajas para una miríada de aplicaciones donde es deseable un límite elástico relativamente alto junto con una UTS relativamente alta y un alargamiento total tal como la jaula de pasajeros en los automóviles.

Antecedentes

Los aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) de tercera generación están siendo actualmente desarrollados para usos en automóviles, y en particular en aplicaciones de carrocerías de automóviles. Los aceros de aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) se clasifican por resistencias a tracción superiores a 700 MPa con alargamientos de 4 % a 30 % e incluyen tales tipos como aceros martensíticos (MS), aceros de fase dual (DP), aceros de plasticidad inducida por transformación (TRIP), y aceros de fase compleja (CP). Objetivos de ejemplo para AHSS de 3ra generación se proporcionan en el gráfico en banana para aceros para carrocerías que se publica por World Auto Steel (figura 1).

Las propiedades de tracción tales como resistencia última a tracción (UTS) y alargamiento total son puntos de referencia importantes para establecer combinaciones de propiedades. Sin embargo, los materiales de AHSS generalmente no se clasifican por el límite elástico (YS). El límite elástico de un material también es de gran importancia para los diseñadores de automóviles dado que una vez que una parte está en servicio y si la parte se es estresada más allá del límite elástico, la parte se deformará permanentemente (plásticamente). Los materiales que tienen un alto límite elástico resisten la deformación permanente a niveles de estrés más altos que aquellos con un menor límite elástico. Esta resistencia a la deformación es útil al permitir que las estructuras hechas a partir del material soporten mayores cargas antes de que la estructura se desvíe y se deforme permanentemente. Los materiales con mayor límite elástico pueden permitir de esa manera a los diseñadores de automóviles reducir el peso de parte asociada a través de la reducción de calibre mientras que mantienen la misma resistencia a la deformación en la parte. Muchos tipos de grados emergentes de AHSS de tercera generación sufren de bajos límites elásticos iniciales, a pesar de tener diversas combinaciones de resistencia a tracción y ductilidad.

Un componente en un automóvil que experimente un límite elástico temprano durante el servicio normal y experimente una deformación plástica permanente sería inaceptable con base en la mayoría de los criterios de diseño. Sin embargo, en evento de choque, pueden ser ventajosos los límites elásticos más bajos, especialmente cuando se combinan con un alto coeficiente de endurecimiento por deformación. Esto es especialmente cierto en los extremos delantero y trasero de un compartimiento de pasajeros que a menudo se denominan las zonas deformables. En estas áreas, un material de menor límite elástico con mayor ductilidad puede deformarse y endurecerse por deformación aumentando la resistencia durante el evento de choque lo que lleva a altos niveles de absorción de energía debido a la alta ductilidad de partida.

Para otras áreas del automóvil, un límite elástico bajo sería inaceptable. Específicamente, esto incluiría lo que se denomina la jaula de pasajeros de un automóvil. En la jaula de pasajeros, los materiales utilizados deben tener un alto límite elástico dado que solo se permite una deformación/intrusión muy limitada en la jaula de pasajeros. Una vez que se penetra la jaula de pasajeros esto puede llevar a lesiones o muerte de los ocupantes. De este modo, se requiere un material con alto límite elástico para estas áreas.

El límite elástico de un material se puede aumentar en un número de formas a escala industrial. El material se puede laminar en frío una pequeña cantidad (con una reducción < 2 %) en un proceso denominado laminación por templado. Este proceso introduce una pequeña cantidad de deformación plástica en el material, y el límite elástico del material aumenta ligeramente en correspondencia con la cantidad de deformación a la que fue sometido el material durante la pasada de templado. Otro método de aumento del límite elástico en el material es a través de una reducción en el tamaño de grano de cristal del material, conocido como fortalecimiento de Hall-Petch. Los granos de cristal más pequeños aumentan el estrés de cizallamiento requerido para el movimiento de dislocación inicial en el material, y la deformación inicial se retrasa hasta que se aplican cargas más altas. El tamaño de grano puede reducirse a través de modificaciones de proceso tales como programas de recocido alterados para limitar el crecimiento de grano durante el proceso de recristalización y crecimiento que se produce durante el recocido después de la deformación plástica.

Las modificaciones químicas a una aleación tal como la adición de elementos de aleación que existen en una solución sólida también pueden aumentar el límite elástico de un material, sin embargo, la adición de estos elementos de aleación debe tener lugar mientras el material está fundido y puede dar como resultado costes aumentados.

Desarrollar un alto límite elástico en la jaula de pasajeros a partir de una versión de AHSS de bajo límite elástico es una ruta posible. Sin embargo, en muchas operaciones metalúrgicas es difícil endurecer por deformación uniformemente la parte terminada. Esto significa que, aunque las áreas muy trabajadas en frío de una parte son de un límite elástico mucho mayor, todavía habría áreas de menor límite elástico que podrían entonces deformarse y provocar una intrusión inaceptable en el espacio de pasajeros.

El acero trabajado en frío desde un estado completamente recocido es una ruta conocida para aumentar el límite elástico y resistencia a tracción. Se puede aplicar uniformemente a través de una lámina durante el procesamiento a través de laminación en frío aumentando el límite elástico y resistencia a tracción. Sin embargo, este enfoque da como resultado una disminución en el alargamiento total y a menudo a niveles muy por debajo de 20 %. A medida que disminuye el alargamiento, también disminuye la capacidad de formación en frío, reduciendo la capacidad de producir partes con geometrías complejas dando como resultado una disminución en la utilidad del AHSS. Generalmente se necesita una ductilidad más alta con un alargamiento total mínimo de 30 % para formar geometrías complejas a través de procesos de estampado en frío. Aunque se pueden usar procesos tales como formación por laminación para crear partes a partir de material de menor alargamiento, la complejidad geométrica de partes de estos procesos es limitada. La laminación en frío también puede introducir anisotropía en el material lo cual reducirá además su capacidad para ser formado en frío en partes. El documento US 2013/233452 A1 divulgó un método para producir una aleación metálica para su uso en vehículo. El documento WO 2015/099217 A1 divulgó un método para producir láminas eléctricas de acero de alto silicio.

Resumen

La presente invención se relaciona con un método para aumentar el límite elástico en una aleación metálica como se define en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes 2-14. Breve descripción de los dibujos

La descripción detallada a continuación puede entenderse mejor con referencia a las figuras acompañantes que se proporcionan con propósitos ilustrativos y no deben considerarse como limitantes de ningún aspecto de esta invención. Figura 1 "Gráfico en Banana" de World Auto Steel con propiedades objetivo para AHSS de 3ra generación.

Figura 2 Resumen de método 1 para producir alto límite elástico en aleaciones en este documento.

Figura 3 Resumen de método 2 para producir alto límite elástico y combinaciones objetivo de propiedades en las aleaciones en este documento.

Figura 4 Resistencia última a tracción en aleaciones en este documento antes y después de laminación en frío. Figura 5 Alargamiento a tracción en aleaciones en este documento antes y después de laminación en frío.

Figura 6 Límite elástico en aleaciones en este documento antes y después de laminación en frío.

Figura 7 Porcentaje en volumen de fase magnética en aleaciones en este documento antes y después de laminación en frío.

Figura 8 Curvas de estrés-deformación por tracción para aleación 2 después de laminación en frío con diversas reducciones.

Figura 9 Micrografía de SEM retrodispersada de la microestructura en la banda caliente desde aleación 2: a) imagen de bajo aumento; b) imagen de alto aumento.

Figura 10 Micrografía de TEM de campo claro de la microestructura en la banda caliente desde aleación 2: a) imagen de bajo aumento; b) imagen de alto aumento.

Figura 11 Micrografía de TEM que muestra precipitados a nanoescala en la banda caliente desde aleación 2.

Figura 12 Micrografía de SEM retrodispersada de la microestructura en la lámina laminada en frío desde aleación 2: a) imagen de bajo aumento; b) imagen de alto aumento.

Figura 13 Micrografía de TEM de la microestructura en la lámina laminada en frío desde aleación 2: a) imagen de bajo aumento; b) imagen de alto aumento.

Figura 14 Micrografía de TEM que muestra precipitados a nanoescala encontrados en lámina de aleación 2 después de deformación en frío.

Figura 15 Curvas de estrés - deformación por tracción de ingeniería para aleación 2 después de laminación con reducción de 20 % a diferentes temperaturas.

Figura 16 Cambio en porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) durante la prueba de tracción en aleación 2. Figura 17 Curvas de estrés - deformación de ingeniería para aleación 7 después de laminación con reducción de 20 % a diferentes temperaturas.

Figura 18 Curvas de estrés - deformación de ingeniería para aleación 18 después de laminación con reducción de 20 % a diferentes temperaturas.

Figura 19 Curvas de estrés - deformación de ingeniería para aleación 34 después de laminación con reducción de 20 % a diferentes temperaturas.

Figura 20 Curvas de estrés - deformación de ingeniería para aleación 37 después de laminación con reducción de 20 % a diferentes temperaturas.

Figura 21 Curvas de estrés - deformación de ingeniería representativas para aleación 2 que fue laminada a 200 °C con diversas reducciones por laminación.

Figura 22 El límite elástico y resistencia última a tracción de aleación 2 como una función de reducción por laminación a 200 °C.

Figura 23 El límite elástico y alargamiento total de aleación 2 como una función de reducción por laminación a 200 °C. Figura 24 El efecto de laminación a 200 °C sobre la transformación de fase inducida por deformación en aleación 2 como una función de reducción por laminación.

Figura 25 Micrografía de SEM retrodispersada de microestructura en banda caliente desde aleación 2: a) imagen de bajo aumento; b) imagen de alto aumento.

Figura 26 Micrografías de SEM retrodispersadas de microestructura en aleación 2 después de laminación a 200 °C hasta reducción de 30 %: a) imagen de bajo aumento; b) imagen de alto aumento.

Figura 27 Micrografías de SEM retrodispersadas de microestructura en aleación 2 después de laminación a 200 °C hasta una reducción de 70 %: a) imagen de bajo aumento; b) imagen de alto aumento.

Figura 28 Micrografías de TEM de campo claro de la microestructura en aleación 2 después de laminación a 200 °C con reducción de 10 %: a) imagen de bajo aumento y b) imagen de alto aumento.

Figura 29 Micrografías de TEM de campo claro de la microestructura en aleación 2 después de laminación a 200 °C con reducción de 30 %: a) imagen de bajo aumento y b) imagen de alto aumento.

Figura 30 Micrografías de TEM de campo claro de la microestructura en aleación 2 después de laminación a 200 °C con reducción de 70 %: a) imagen de bajo aumento y b) imagen de alto aumento.

Figura 31 Curvas de estrés-deformación de ingeniería para aleación 2 procesadas mediante combinación de métodos de laminación.

Figura 32 Curvas de estrés-deformación de ingeniería para aleación 7 procesadas mediante combinación de métodos de laminación.

Figura 33 Curvas de estrés-deformación de ingeniería para aleación 18 procesadas mediante combinación de métodos de laminación.

Figura 34 Curvas de estrés-deformación de ingeniería para aleación 34 procesadas mediante combinación de métodos de laminación.

Figura 35 Comparación de curvas de estrés-deformación de ingeniería para lámina de aleación 2 procesadas por diferentes métodos y su combinación.

Figura 36 Alargamiento a tracción y porcentaje en volumen de fases magnéticas en un calibre de muestra de tracción después de prueba de aleación 2 a diferentes temperaturas.

Figura 37 Porcentaje en volumen de fases magnéticas como una función de reducción por laminación a temperatura ambiente y a 200°C.

Figura 38 Ejemplos de curvas de estrés-deformación de ingeniería para la lámina recocida producida tanto por laminación en frío como por laminación a 200 °C.

Figura 39 Límite de reducción por laminación vs temperatura de laminación para aleación 2.

Descripción detallada

La figura 2 representa un resumen de método 1 preferido para desarrollar altos límites elásticos a partir de un material de bajo límite elástico por una ruta que da como resultado cualquiera de dos condiciones proporcionadas en las condiciones 3a o 3b. En la etapa 1 de método 1, la condición de partida es suministrar una aleación de metal. Esta aleación de metal comprenderá al menos 70 % atómico de hierro y al menos cuatro o más elementos seleccionados a partir de Si, Mn, Cr, Ni, Cu o C. La química de aleación se funde y preferiblemente se enfría a una tasa de 10-4 K/s a 103 K/s y se solidifica a un espesor de >5.0 mm a 500 mm. El proceso de fundición se puede hacer en una amplia variedad de procesos que incluyen fundición de lingotes, fundición de tochos, fundición continua, fundición de losas delgadas, fundición de losas gruesas, fundición de tiras delgadas, fundición de cintas etc. Métodos preferidos serían fundición continua en forma de lámina mediante fundición de losas delgadas, fundición de losas gruesas, y fundición de tiras delgadas. Aleaciones preferidas exhibirían una fracción de austenita (Y-Fe) de al menos 10 por ciento en volumen hasta 100 por ciento en volumen y todos los incrementos intermedios en el rango de temperatura desde 150 a 400 °C.

En la etapa 2 de método 1, la aleación se procesa preferiblemente en forma de lámina con espesor desde 0.5 a 5.0 mm. Esta etapa 2 puede involucrar laminación en caliente o laminación en caliente y laminación en frío. Si es laminación en caliente el rango de temperatura preferido sería a una temperatura de 700 °C y por debajo del Tm de dicha aleación. Si se emplea laminación en frío, tal se entiende que es a temperatura ambiente. Nótese que después de laminación en caliente o laminación en caliente y laminación en frío, la lámina puede adicionalmente tratarse térmicamente, preferiblemente en el rango desde una temperatura de 650 °C a una temperatura por debajo del punto de fusión (Tm) de dicha aleación.

Las etapas para producir lámina a partir del producto fundido pueden por lo tanto variar dependiendo de las rutas de fabricación específicas y metas objetivo específicas. Como ejemplo, considerar la fundición de losas gruesas como una ruta de proceso para llegar a la lámina de este espesor objetivo. La aleación sería preferiblemente fundida pasando a través de un molde enfriado por agua típicamente en un rango de espesor de 150 a 300 mm en espesor. Después del enfriamiento el lingote fundido entonces se prepararía preferiblemente para la laminación en caliente lo cual puede involucrar algún tratamiento superficial para retirar los defectos superficiales incluyendo óxidos. Luego el lingote pasaría por un rodillo caliente de tren desbastador que puede involucrar varias pasadas que dan como resultado una losa de barra de transferencia típicamente desde 15 a 100 mm en espesor. Esta barra de transferencia luego pasaría por soportes de acabado de laminación en caliente sucesivas/en tándem para producir bobinas de banda caliente que típicamente son desde 1.5 a 5.0 mm en espesor. Si se necesita una reducción de calibre adicional, la laminación en frío se puede hacer con diversas reducciones por pasada, número variable de pasadas y en diferentes laminadores incluyendo laminadores en tándem, laminadores en Z, y laminadores reversibles. Típicamente el espesor laminado en frío sería 0.5 a 2.5 mm. Preferiblemente, el material laminado en frío se recoce para restaurar la ductilidad perdida a partir del proceso de laminación en frío ya sea parcial o completamente a un rango de temperatura desde 650 °C a una temperatura por debajo del punto de fusión (Tm) de dicha aleación.

Otro ejemplo sería procesar preferentemente el material fundido a través de un proceso de fundición de losas delgadas. En este caso después de que la fundición típicamente forma 35 a 150 mm en espesor al pasar por un molde enfriado por agua, la losa recién formada pasa directamente a laminación en caliente sin enfriarse con un horno de túnel auxiliar o calentamiento por inducción aplicado para llevar la losa directamente hasta la temperatura objetivo. Luego la losa se lamina en caliente directamente en laminadores de acabado de soportes múltiples que son preferiblemente desde 1 a 10 en número. Después de la laminación en caliente, la tira se lamina en bobinas de banda caliente con un espesor típico desde 1 a 5 mm en espesor. Si se necesita procesamiento adicional, se puede aplicar la laminación en frío de una manera similar como anteriormente. Nótese que la fundición de tochos sería similar a los ejemplos anteriores pero se podría fundir un mayor espesor típicamente desde 200 a 500 mm de espesor y se necesitarían las etapas iniciales de rompedor para reducir el espesor inicial fundido y permitir que pase por un tren desbastador de laminación en caliente.

A pesar del proceso específico al pasar desde el material fundido en la etapa 1 a etapa 2, una vez que la lámina se forma en el rango preferido desde 0.5 mm a 5.0 mm, la lámina exhibirá entonces un alargamiento total de X¹ (%), una resistencia última a tracción de Y¹ (MPa) y un límite elástico de Z¹ (MPa). Propiedades preferidas para esta aleación serían valores de resistencia última a tracción desde 900 a 2050 MPa, alargamiento a tracción desde 10 a 70 %, y límite elástico está en un rango desde 200 a 750 MPa.

En la etapa 3 de método 1, la aleación se deforma permanentemente (es decir plásticamente) en el rango de temperatura desde 150 °C a 400 °C. Tal deformación permanente puede proporcionarse mediante laminación y provocando una reducción en espesor. Esto se puede hacer por ejemplo durante las etapas finales del desarrollo de una bobina de acero. En lugar de hacer la laminación en frío tradicional para la reducción de calibre final con la lámina a partir de la temperatura ambiente, la laminación a temperatura elevada ahora se hace preferiblemente en el rango de temperatura objetivo de 150 a 400 °C. Un método sería calentar la lámina al rango de temperatura objetivo antes de pasar por el laminador en frío. La lámina podría calentarse mediante una variedad de métodos incluyendo pasar por un laminador de túnel, un calentador radiativo, un calentador de resistencia, o un calentador de inducción. Otro método sería calentar directamente los rodillos de reducción. Un tercer ejemplo para ilustración sería recocer por lotes a baja temperatura la lámina y luego enviar ésta a través de los laminadores en frío en el rango de temperatura objetivo. Alternativamente, la lámina se puede deformar en el rango de temperaturas elevadas en partes usando una variedad de procesos que proporcionan una deformación permanente durante la fabricación de partes por diversos métodos que incluyen formación por laminación, estampado de metal, estirado de metal, hidroformación etc.

A pesar del proceso específico para deformar permanentemente la aleación en el rango de temperatura de 150 a 400 °C, se pueden formar dos condiciones distintas que se muestran en la condición 3a y condición 3b en la figura 2. En la condición 3a, comparando dicha aleación en la etapa 2 y después de la etapa 3, el alargamiento total y resistencia última a tracción no se afectan relativamente pero el límite elástico se aumenta. Específicamente, el alargamiento total X² es igual a X¹ ± 7.5 %, la resistencia a tracción Y² es igual a Y¹ ± 100 MPa, y el límite elástico Z² es > Z¹ + 100 MPa. Propiedades preferidas para esta aleación en la condición 3a serían valores de resistencia última a tracción (Y²) desde 800 a 2150 MPa, alargamiento a tracción (X²) desde 2.5 % a 77.5 %, y límite elástico (Z²) > 300 MPa. Más preferiblemente, el límite elástico puede caer en el rango de 300 a 1000 MPa.

En la condición 3b, comparando dicha aleación en la etapa 2 y después de la etapa 3, la resistencia última a tracción no se afecta relativamente pero el límite elástico se aumenta. Específicamente, la resistencia última a tracción Y³ es igual a Y¹ ± 100 MPa y el límite elástico Z³ es > Z¹ + 200 MPa. Propiedades preferidas para esta aleación en condición 3b serían valores de resistencia última a tracción (Y³) desde 800 a 2150 MPa y límite elástico (Z³) > 400 MPa. Más preferiblemente, el límite elástico puede caer en el rango de 400 a 1200 MPa. Además, a diferencia de la condición 3a, la caída de alargamiento total es superior a 7.5 %, es decir, en la etapa B, el alargamiento total (X³) se define como sigue: X³ < X¹ - 7.5 %.

Como se mostrará mediante diversos ejemplos de casos, con la deformación normal, un material metálico se endurecerá por deformación/endurecerá por trabajo. Esto se muestra por ejemplo mediante el exponente de endurecimiento por deformación (n) en la relación a = K £n entre el estrés (a) y deformación (e). Las ramificaciones de esto es que a medida que un material se deforma permanentemente las propiedades básicas de material cambian. La comparación de la condición inicial con la condición final mostrará el comportamiento típico y esperado donde el límite elástico y la resistencia a tracción aumentan con reducciones proporcionales en la ductilidad total. Se proporcionan ejemplos de casos específicos para ilustrar este efecto y luego contrastar esto con el nuevo comportamiento de material anotado en esta divulgación.

La figura 3 identifica un resumen de método 2 de la presente divulgación. Las primeras 3 etapas en el método 2 son idénticas al método 1 siendo la etapa 4 una etapa adicional para el método 2. Como se muestra la etapa 4 se puede aplicar a las aleaciones en este documento ya sea en la condición 3a o condición 3b.

Como se presentó previamente, en la descripción de la figura 2, se proporcionan diversas combinaciones de propiedades (es decir alargamiento total, resistencia última a tracción, y límite elástico) para cada condición 3a o 3b. Como se ilustrará además en la descripción detallada y ejemplos de casos subsecuentes, las aleaciones en la condición 3a o 3b pueden caracterizarse además por su estructura particular. Esto permite entonces una adaptación adicional de las propiedades finales mediante el uso de una etapa opcional adicional de deformar permanente las aleaciones a temperaturas desde ambiente hasta < 150 °C, o más preferiblemente en un rango de temperaturas de 0 °C a 150 °C. Esto se puede hacer por ejemplo agregando otra etapa durante la producción de bobinas de acero como se ilustra en la figura 3. En este caso la etapa 4 puede ser una pasada de revestimiento (es decir una pequeña pasada de laminación de reducción que a veces también se usa para mejoras en calidad de superficie o nivelado) desde 0.5 a 2.0 % de reducción o en reducciones mayores desde >2 % a 50 % para desarrollar combinaciones específicas de propiedades. Se pueden hacer enfoques alternativos por ejemplo al fabricar partes a partir de lámina que ha sido procesada por el método 1. En la etapa 4 opcional de método 2, la lámina se podría transformar subsecuentemente en partes usando una variedad de procesos de deformación que incluyen formación por laminación, estampado de metal, estirado de metal, hidroformación etc. A pesar del proceso exacto para activar la etapa 4 en el método 2, se pueden desarrollar propiedades finales con la dicha aleación que se contemplan para exhibir propiedades con alargamiento a tracción desde 10 a 40 %, resistencia última a tracción desde 1150 a 2000 MPa, y límite elástico desde 550 a 1600 MPa).

Aleaciones

Las estructuras y mecanismos en esta aplicación que llevan a la nueva ruta de proceso para desarrollar un alto límite elástico están vinculados a las siguientes químicas de aleaciones proporcionadas en la tabla 1.

Tabla 1

Como se puede ver a partir de la tabla 1, las aleaciones en este documento son aleaciones de metal basadas en hierro, que tienen más de 70% at. de Fe. Además, se puede apreciar que las aleaciones en este documento son de tal manera que comprenden Fe y al menos cuatro o más, o cinco o más, o seis elementos seleccionados a partir de Si, Mn, Cr, Ni, Cu o C. Por consiguiente, con respecto a la presencia de cuatro o más, o cinco o más elementos seleccionados a partir de Si, Mn, Cr, Ni, Cu o C, tales elementos están presentes en los siguientes porcentajes atómicos indicados: Si (0 a 6.13 at.%); Mn (0 a 15.17 at. %); Cr (0 a 8.64 at. %); Ni (0 a 9.94 at. %); Cu (0 a 1.86 at. %); y C (0 a 3.68 at. %). Lo más preferiblemente, las aleaciones en este documento son de tal manera que comprenden, consisten esencialmente en, o consisten en Fe a un nivel de 70 % at. o mayor junto con Si, Mn, Cr, Ni, Cu y C, en donde el nivel de impurezas de todos los otros elementos está en el rango desde 0 a 5000 ppm.

Fundición de losa de laboratorio

Las aleaciones fueron pesadas en cargas de 3,400 gramos usando polvos ferroaditivos disponibles comercialmente y una materia prima de acero base con una química conocida de acuerdo con las relaciones atómicas en la tabla 1. Como se aludió anteriormente, las impurezas pueden estar presentes en diversos niveles dependiendo de la materia prima usada. Los elementos de impureza comúnmente incluirían los siguientes elementos; Al, Co, Mo, N, Nb, P, Ti, V, W, y S que si estuvieran presentes estarían en el rango desde 0 a 5000 ppm (partes por millón) con rangos preferidos de 0 a 500 ppm.

Las cargas fueron cargadas en un crisol de sílice recubierto de zirconio que fue colocado en una máquina de fundición basculante al vacío Indutherm VTC800V. Luego la máquina evacuó las cámaras de fundición y fusión y vació dos veces con argón a presión atmosférica antes de la fundición para evitar la oxidación de la masa fundida. La masa fundida fue calentada con una bobina de inducción de RF de 14 kHz hasta que se fundió por completo, aproximadamente desde 5 a 7 minutos dependiendo de la composición de aleación y masa de carga. Después de que fue observado que los últimos sólidos se fundían se dejó calentar durante unos 30 a 45 segundos adicionales para proporcionar sobrecalentamiento y asegurar la homogeneidad de masa fundida. Luego la máquina de fundición evacuó la cámara e inclinó el crisol y vertió la masa fundida en un canal de 50 mm de espesor, 75 a 80 mm de ancho, y 125 mm de profundidad en un troquel de cobre enfriado por agua y representaría la etapa 1 en las figuras 2 y 3. El proceso se puede adaptar a un espesor similar a fundido preferido en un rango desde >5.0 a 500 mm. Se dejó enfriar la masa fundida al vacío durante 200 segundos antes de que fuera llenada la cámara con argón a presión atmosférica.

Laminación en caliente de laboratorio

Las aleaciones en este documento fueron procesadas preferiblemente en una lámina de laboratorio. El procesamiento de aleaciones en laboratorio se desarrolla para simular la producción de bandas calientes a partir de losas producidas por fundición continua y representaría la etapa 2 en las figuras 2 y 3. La laminación en caliente industrial se realiza calentando una losa en un horno de túnel a una temperatura objetivo, luego pasándola a través de ya sea un laminador inversor o un laminador de soporte múltiple o una combinación de ambos para alcanzar el calibre objetivo en un rango de temperatura preferido desde 700 °C hasta el punto de fusión (Tm) de la aleación. Durante la laminación en cualquiera de los tipos de laminador la temperatura de la losa disminuye constantemente debido a la pérdida de calor hacia el aire y hacia los rodillos de trabajo por lo que la banda caliente final está a una temperatura muy reducida. Esto se simula en el laboratorio calentando en un horno de túnel entre 1100 °C y 1250 °C, luego laminando en caliente. El laminador de laboratorio es más lento que los laminadores industriales lo que provoca una mayor pérdida de calor durante cada pasada de laminación en caliente por lo que la losa se recalienta durante 4 minutos entre pasadas para reducir la caída en temperatura, la temperatura final en el calibre objetivo cuando sale del laminador de laboratorio comúnmente está en el rango desde 1000 °C a 800 °C, dependiendo de la temperatura de horno y espesor final.

Antes de la laminación en caliente, las losas de laboratorio fueron precalentadas en un horno Lucifer EHS3GT-B18 para calentar. El punto de ajuste de horno varía entre 1100 °C y 1250 °C, dependiendo del punto de fusión de aleación y el punto en el proceso de laminación en caliente, con las temperaturas iniciales establecidas más altas para facilitar mayores reducciones, y temperaturas posteriores establecidas más bajas para minimizar la oxidación de superficie en la banda caliente. Las losas se dejaron en remojo durante 40 minutos antes de la laminación en caliente para asegurar que alcanzaran la temperatura objetivo y luego se empujaron fuera del horno de túnel a un laminador alto Fenn Modelo 061 2. Las piezas fundidas de 50 mm se laminan en caliente durante 5 a 10 pasadas a través del laminador antes de permitir que se enfríen al aire. Los rangos de espesor final después de laminación en caliente son preferiblemente desde 1.8 mm a 4.0 mm con una reducción variable por pasada que oscila desde 20 % a 50 %.

Después de la laminación en caliente, el espesor de losa se ha reducido a un espesor final de la banda caliente desde 1.8 a 2.3 mm. Las condiciones de procesamiento se pueden ajustar cambiando la cantidad de laminación en caliente y/o agregando etapas de laminación en frío para producir el rango de espesor preferido desde 0.5 a 5.0 mm. Los especímenes de tracción fueron cortados desde una banda caliente de laboratorio usando EDM por alambre. Las propiedades de tracción fueron medidas en un marco de prueba mecánico Instron (Modelo 3369), utilizando el software de control y análisis Bluehill de Instron. Las propiedades de tracción de las aleaciones en la condición laminada en caliente, se enumeran en la tabla 2 que se han procesado hasta un espesor desde 1.8 a 2.3 mm.

Los valores de resistencia última a tracción pueden variar desde 913 a 2000 MPa con un alargamiento a tracción desde 13.8 a 68.5%. El límite elástico está en un rango desde 250 a 711 MPa. Las propiedades mecánicas de la banda caliente desde las aleaciones de acero en este documento dependen de la química de aleación, condiciones de procesamiento, y respuesta mecánica de material a las condiciones de procesamiento.

Tabla 2

Ejemplos de casos

Ejemplo de caso comparativo #1 respuesta convencional a laminado a temperatura ambiente

La banda caliente desde las aleaciones enumeradas en este documento en la tabla 1 fue, con propósitos de comparación, laminada en frío hasta un espesor de calibre objetivo final de 1.2 mm a través de múltiples pasadas de laminación en frío. Fueron contados especímenes de tracción desde cada lámina laminada en frío usando EDM por alambre. Las propiedades de tracción fueron medidas en un marco de prueba mecánico Instron (Modelo 3369), utilizando el software de control y análisis Bluehill de Instron. Todas las pruebas fueron ejecutadas a temperatura ambiente en control de desplazamiento.

Las propiedades de tracción de aleaciones en este documento después de laminación en frío se enumeran en la tabla 3. Como se puede ver, el límite elástico aumenta significativamente sobre el rango en una banda caliente con máximo de 711 MPa (tabla 2). Después de la laminación en frío el límite elástico varía desde 1037 a 2000 MPa. Los valores de resistencia última a tracción después de laminación en frío están en un rango desde 1431 a 2222 MPa. Sin embargo, se registra una caída en alargamiento a tracción para cada aleación en este documento después de laminación en frío con una variación desde 4.2 a 31.1%. Las tendencias generales en el efecto de laminación en frío sobre las propiedades de tracción de las aleaciones en este documento se ilustran en la figura 4 a figura 6.

Tabla 3

El contenido relativo de fases magnéticas fue medido por Feritscope tanto en una banda caliente como después de laminación en frío para cada aleación que se enumera en este documento en la tabla 4 e ilustra en la figura 7 para aleaciones seleccionadas. El porcentaje en volumen de fases magnéticas de 0.1 a 56.4 % Fe en una banda caliente aumenta al rango desde 1.6 a 84.9 % Fe después de laminación en frío lo que confirma una transformación de fase durante la deformación.

Tabla 4

Este ejemplo de caso comparativo demuestra que el límite elástico se puede aumentar en las aleaciones en este documento mediante laminación en frío (es decir a temperatura ambiente). La resistencia última a tracción también está aumentando pero la laminación en frío lleva a una disminución significativa en la ductilidad de aleación lo que se indica por una caída en el alargamiento a tracción que puede ser un factor limitante en ciertas aplicaciones. El endurecimiento, como se muestra por el aumento en la resistencia última a tracción, está relacionado con una transformación de fase de austenita a ferrita como se representa mediante las mediciones de porcentaje en volumen de fases magnéticas antes y después de laminación en frío.

Ejemplo de caso comparativo # 2 efecto de reducción por laminación en frío sobre límite elástico en aleación 2

La aleación 2 fue procesada en una banda caliente con un espesor de 4.4 mm. Luego la banda caliente fue laminada en frío con una reducción diferente a través de múltiples pasadas de laminación en frío (es decir a temperatura ambiente). Después de la laminación en frío las muestras fueron tratadas térmicamente con recocido intermedio a 850°C durante 10 min. Esto representó una condición de inicio para cada muestra que representó una condición recocida completa para retirar el trabajo en frío anterior. A partir de esta condición de inicio, fue aplicada la laminación en frío subsecuente a diferentes porcentajes (es decir 0 %, 4.4 %, 9.0 %, 15.1 %, 20.1 %, 25.1 % y 29.7 %) como se proporciona en la tabla 5 de tal manera que el calibre final para la prueba de tracción estaría en un espesor constante objetivo de 1.2 mm. Con la creciente reducción en frío como una etapa final después del recocido, se demuestra un aumento correspondiente del límite elástico de material mediante las curvas de estrés-deformación por tracción en la figura 8. Las propiedades de tracción desde las pruebas se enumeran en la tabla 5. El límite elástico de la aleación 2 aumenta a un rango desde 666 a 1140 MPa dependiendo del nivel de reducción en comparación con los valores iniciales en estado recocido (tabla 5). También, el porcentaje en volumen de fases magnéticas medido por Feritscope aumenta hasta el 12.9 % Fe como se muestra en la tabla 5 en comparación con el valor inicial de 1.0 % Fe en el estado recocido. Debe anotarse que el aumento de límite elástico se logra a expensas de la ductilidad de aleación con alargamiento a tracción disminuido después de laminación en frío.

Tabla 5

Este ejemplo de caso comparativo #2 demuestra que el límite elástico en las aleaciones en este documento puede modificarse mediante la reducción por laminación en frío para lograr valores de límite elástico relativamente más altos con un aumento en la resistencia a tracción pero con una disminución en ductilidad. Cuanto mayor sea la reducción por laminación en frío que se aplique, mayor será el límite elástico alcanzado y menor será el alargamiento a tracción registrado.

Ejemplo de caso comparativo #3 transformación estructural durante la laminación en frío en una banda caliente desde aleación 2

La banda caliente desde aleación 2 con un espesor de 4 mm fue laminada en frío hasta un espesor final de 1.2 mm a través de múltiples pasadas de laminación en frío con recocido intermedio a 850 °C durante 10 min. Las microestructuras de la banda caliente y la lámina laminada en frío fueron estudiadas mediante microscopía de electrones de barrido (SEM) y microscopía de electrones de transmisión (TEM).

Para preparar las muestras de SEM, las piezas fueron cortadas por EDM y montadas en epoxi, y pulidas progresivamente con solución de suspensión de diamante de 9 pm, 6 pm y 1 pm, y finalmente con sílice de 0.02 pm. Para preparar los especímenes de TEM, las muestras fueron cortadas desde la lámina con EDM, y luego se diluyeron triturando con almohadillas de tamaño de gravilla reducida cada vez. La dilución adicional a 60 a 70 pm de espesor se hace puliendo con solución de suspensión de diamante de 9 pm, 3 pm y 1 pm respectivamente. Fueron perforados discos de 3 mm en diámetro a partir de las láminas y el pulido final fue logrado con electropulido usando un pulidor de doble chorro. La solución química usada fue un ácido nítrico a 30% mezclado en base de metanol. En caso de que el área delgada sea insuficiente para la observación de TEM, los especímenes de TEM se pueden moler con iones usando un sistema de pulido de iones de precisión (PIPS) Gatan. La molienda de iones usualmente se hace a 4.5 keV, y el ángulo de inclinación se reduce desde 4° a 2° para abrir el área delgada. Los estudios de TEM fueron hechos usando un microscopio de alta resolución JEOL 2100 operado a 200 kV.

El análisis de SEM de la estructura de banda caliente reveló granos de austenita relativamente grandes con límites rectos (figura 9). La imagen de TEM de campo claro muestra que la estructura de banda caliente contiene muy pocas dislocaciones y los límites de granos son rectos y nítidos (figura 10) lo que es típico de las estructuras recristalizadas. Los estudios de TEM también mostraron que los nanoprecipitados están presentes en la microestructura (figura 11).

Cuando la banda caliente fue sometida a laminación en frío, la fase austenita en áreas seleccionadas de la estructura de banda caliente se transforma en fase de ferrita refinada bajo estrés. Las imágenes de SEM retrodispersadas de la lámina laminada en frío muestran la estructura transformada y refinada, y la presencia de maclas por deformación (figura 12). Como se muestra en las imágenes de TEM en la figura 13, se genera una alta densidad de dislocaciones en los granos de austenita retenidos y se forman granos refinados de ferrita con un tamaño de 200 a 300 nm. También fue observado maclado por deformación en los granos de austenita retenidos. También fue observada nanoprecipitación adicional como una parte del proceso de transformación de fase durante la laminación en frío (figura 14).

Este ejemplo de caso demuestra una evolución de microestructura a partir de la estructura austenítica de banda caliente inicial durante la laminación en frío que lleva al fortalecimiento de aleación (aumento en resistencia última a tracción) mediante el refinamiento de grano debido a la transformación de fase en ferrita con nanoprecipitación así como al aumento de densidad de dislocación y maclado por deformación.

Ejemplo de caso # 4 efecto de temperatura de laminación en límite elástico de aleación 2

El material de partida era una banda caliente desde aleación 2 con un espesor de aproximadamente 2.5 mm preparada por laminación en caliente de una losa fundida en laboratorio de 50 mm de espesor que simulaba el procesamiento en la producción comercial de bandas caliente. El material de partida tenía una resistencia última a tracción promedio de 1166 MPa, un alargamiento a tracción promedio de 53.0 % y un límite elástico promedio de 304 MPa. El material de partida también tenía un porcentaje en volumen de fases magnéticas de 0.9 % Fe.

La banda caliente fue sometida a granallado para retirar el óxido y cargada en un horno de convección mecánica Yamato DKN810 durante al menos 30 minutos antes de laminar para permitir que la placa alcanzara la temperatura. La banda caliente fue laminada en un laminador Fenn Modelo 061 con brechas entre rodillos decrecientes constantemente, y fue cargada en el horno durante al menos 10 minutos entre pasadas para asegurar una temperatura de partida constante (es decir 50, 100, 150, 200, 250 °C, 300 °C, 350 °C, y 400 °C) para cada pasada de laminación subsecuente para una reducción total objetivo de 20 %. Las muestras fueron cortadas por EDM en la geometría estándar ASTM E8. Las propiedades de tracción fueron medidas en un marco de prueba mecánico Instron (Modelo 5984), utilizando el software de control y análisis Bluehill de Instron. Todas las pruebas de tracción fueron ejecutadas a temperatura ambiente en control de desplazamiento con el accesorio inferior sostenido rígido y el accesorio superior en movimiento; la celda de carga está unida al accesorio superior.

Las propiedades de tracción de la aleación 2 después de la laminación a las temperaturas identificadas se enumeran en la tabla 6. Dependiendo de la temperatura de laminación, el límite elástico aumenta a un rango desde 589 a 945 MPa en comparación con los valores de 250 a 711 MPa en una banda caliente (tabla 2). La resistencia última a tracción de la aleación 2 varía desde 1132 a 1485 MPa con un alargamiento a tracción desde 21.2 a 60.5 %. Un ejemplo de curvas de estrés-deformación se muestra en la figura 15. Como se puede ver, la laminación a temperatura de 200 °C de la banda caliente desde aleación 2 demuestra la posibilidad de aumentar el límite elástico con cambios mínimos en la ductilidad y resistencia última consistente con la etapa 3a en la figura3.

El porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) fue medido después de la laminación, en el calibre de tracción al menos 10 mm desde la fractura se reporta en la tabla 7. Como se puede ver, el porcentaje en volumen de fases magnéticas después de la laminación a temperatura de 100 °C y anterior es significativamente más bajo en un rango desde 0.3 a 9.7 % Fe en comparación con el de después de laminar en frío la aleación 2 a temperatura ambiente (18.0 % Fe, tabla 4). Un aumento significativo en un porcentaje en volumen de fases magnéticas fue medido en la aleación 2 después de laminar temperatura y tracción probada (tabla 7, figura 16). Después de la prueba de tracción, el porcentaje en volumen de fases magnéticas en el calibre de tracción de las muestras varía desde 25.2 a 52.1 % Fe dependiendo de la temperatura de laminación.

Tabla 6

Tabla 7

Este ejemplo de caso demuestra que el límite elástico en las aleaciones en este documento se puede aumentar laminando a temperaturas elevadas por lo que se reduce la transformación de fase de austenita en ferrita. Caídas significativas en Fe% se producen cuando la temperatura de laminación es superior a 100°C. Además, la laminación de la banda caliente desde las aleaciones en este documento a temperaturas de 150 °C a 400 °C demuestra la capacidad de aumentar el límite elástico (por ejemplo aumentando el límite elástico a un valor de al menos 100 MPa o más sobre el valor original) sin cambios significativos en ductilidad (es decir cambio limitado a más o menos siete y medio por ciento (± 7.5 % de alargamiento por tracción) y mantener la resistencia última a tracción aproximadamente al mismo nivel (es decir ± 100 MPa en comparación con el valor original).

Ejemplo de caso # 5 efecto de temperatura de laminación en límite elástico de aleación 7, aleación 18, aleación 34 y aleación 37

El material de partida era una banda caliente de cada una de la aleación 7, aleación 18, aleación 34, y aleación 37 con un espesor inicial de aproximadamente 2.5 mm preparado mediante laminación en caliente de una losa fundida en laboratorio de 50 mm de espesor que imitaba el procesamiento comercial. Las aleaciones 7, 18, 34, y 37 fueron procesadas en bandas calientes con un espesor de aproximadamente 2.5 mm mediante laminación en caliente a temperaturas entre 1100 °C y 1250 °C y subsecuentemente se sometieron a granallado para retirar el óxido. Las propiedades de tracción de material de banda caliente fueron enumeradas previamente en la tabla 2. La banda caliente fue sometida a granallado para retirar el óxido y fue cargada en un horno de convección mecánica Yamato DKN810 durante al menos 30 minutos antes de laminar para permitir que la placa alcance la temperatura deseada. La banda caliente limpia resultante fue laminada en un laminador Fenn Modelo 061 con brechas entre rodillos decrecientes constantemente, y fue cargada en el horno durante al menos 10 minutos entre pasadas para asegurar una temperatura constante. La banda caliente fue laminada hasta una reducción objetivo de 20 % y las muestras fueron cortadas por EDM en la geometría estándar ASTM E8. Las propiedades de tracción fueron medidas en un marco de prueba mecánico Instron (Modelo 5984), utilizando el software de control y análisis Bluehill de Instron. Todas las pruebas de tracción fueron ejecutadas a temperatura ambiente en control de desplazamiento con el accesorio inferior sostenido rígido y el accesorio superior en movimiento; la celda de carga está unida al accesorio superior.

Las respuestas de cada aleación, en particular de su alargamiento, límite elástico, y resistencia última a tracción fueron monitorizadas a través de todo el rango de temperaturas investigado. Cada aleación fue probada después de laminar a temperaturas que oscilaban desde 100 °C como mínimo a 400 °C como máximo. Para la aleación 7, el alargamiento a tracción osciló desde 14.7 % a 35.5 %, la resistencia última a tracción osciló desde 1218 MPa a 1601 MPa, y el límite elástico osciló desde 557 MPa a 678 MPa a través del rango de temperatura investigado (tabla 8), con números de Fe% que oscilan desde 29.9 a 41.7 antes de la prueba de tracción, y 57.7 a 65.4 después de la prueba (tabla 9). Para la aleación 18, el alargamiento a tracción osciló desde 43.0 % a 51.9 %, la resistencia última a tracción osciló desde 1083 MPa a 1263 MPa, y el límite elástico osciló desde 772 MPa a 924 MPa desde 150 a 400 °C (tabla 10), con números de Fe% que oscilan desde 6.8 a 12.3 antes de la prueba de tracción y desde 31.5 a 39.6 después de la prueba en el rango de 150 a 400°C (tabla 11). Para la aleación 34, el alargamiento a tracción osciló desde 21.1 % a 31.1 %, la resistencia última a tracción osciló desde 1080 MPa a 1140 MPa, y el límite elástico osciló desde 869 MPa a 966 MPa en el rango de 150 a 400 °C (tabla 12), con números de Fe% que oscilan desde 0.4 a 1.0 antes de la prueba de tracción y 0.8 A 2.1 después de la prueba (tabla 13). Para la aleación 37, el alargamiento a tracción osciló desde 1.5 % a 9.0 %, la resistencia última a tracción osciló desde 1537 MPa a 1750 MPa, y el límite elástico osciló desde 1384 MPa a 1708 MPa en el rango de 150 a 400 °C (tabla 14), con números de Fe% que oscilan desde 74.5 a 84.3 antes de la prueba de tracción y 71.1 a 85.6 después de la prueba (tabla 15).

Tabla 8

Tabla 9

Tabla 10

Tabla 11

Tabla 12

Tabla 13

Tabla 14

Tabla 15

Las curvas representativas para cada aleación en este documento se muestran en la figura 17 hasta figura 20 con curvas de referencia de la banda caliente probada y después de laminación en frío a la misma reducción aproximada de 20 % para comparación paralela.

Este ejemplo de caso demuestra que el límite elástico en las aleaciones en este documento se puede aumentar aunque la transformación de fase de austenita en ferrita se reduce cuando se lamina a temperaturas de 100 °C o superiores hasta 400 °C. Fueron proporcionados ejemplos de cambios en límite elástico, resistencia última a tracción, y alargamiento a tracción tanto para las etapas 3a como 3b en la figura 2.

Ejemplo de caso # 6 efecto de reducción de laminación a 200 °C sobre límite elástico de aleación 2

La aleación 2 fue procesada en una banda caliente con un espesor de aproximadamente 2.5 mm desde la pieza fundida de laboratorio. Después de la laminación en caliente, la aleación 2 fue laminada a 200 °C con reducciones por laminación variables que oscilan desde aproximadamente 10 % a 40 %. Entre pasadas de laminación, el material de lámina de aleación 2 fue colocado en un horno de convección a 200 °C durante 10 minutos para mantener la temperatura. Cuando fue lograda la reducción por laminación deseada, las muestras de tracción ASTM E8 fueron cortadas a través de EDM por alambre y fueron probadas.

Las propiedades de tracción de aleación 2 después de laminación a 200 °C con diferentes reducciones por laminación (0.0 a 70.0 %) se enumeran en la tabla 16, que también incluye datos anteriores a cualquier experimento de laminación. La figura 21 muestra las curvas de tracción representativas de la aleación 2 como una función de reducción por laminación a 200 °C. Se observa que el límite elástico del material aumenta rápidamente con la reducción creciente, sin cambiar la resistencia última a tracción (es decir un cambio de más o menos 100 MPa) hasta una reducción de 30 %. La figura 22 proporciona una comparación de las tendencias del límite elástico y resistencia última a tracción como una función de reducción por laminación a 200 °C, que muestra que, aunque el aumento de límite elástico es relativamente rápido, el cambio de resistencia última a tracción es consistente con los cambios de propiedad de etapa 3a en la figura 2 hasta 30.4 % de reducción por laminación y es consistente con los cambios de propiedad de etapa 3b a una reducción por laminación de 39.0 %.

El alargamiento total de aleación 2 se representa como una función de reducción por laminación a 200 °C en la figura 23. Demuestra que mientras el límite elástico de aleación 2 está aumentando con la reducción adicional durante la laminación a 200 °C, la ductilidad disponible no disminuye rápidamente hasta una reducción >30 %. Nótese que esto se simula usando métodos de laminación de laboratorio y laminación comercial incluyendo la laminación de laminador en tándem, laminación de laminador en Z, y laminación de laminador inverso que adicionalmente aplicarán una tensión de tira durante el laminado por lo que la cantidad exacta de reducción por la cual la ductilidad disminuye puede cambiar.

El porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) fue medido usando un Fischer Feritscope FMP30 para las muestras después de laminación a 200 °C y de nuevo después de la prueba de tracción en el calibre de tracción (es decir la sección de calibre reducido presente en el espécimen de tracción). Estas mediciones, que se muestran en la tabla 17, son indicativas de la cantidad de transformación de fase inducida por deformación que se está produciendo en la aleación durante el proceso de laminación y durante la prueba de tracción subsecuente. La cantidad de transformación de fase inducida por deformación en la aleación 2 después de las pruebas de laminación y tracción se muestra en la figura 24. Se puede ver que la transformación de fase inducida por deformación se suprime en gran medida a 200 °C, ya que el porcentaje en volumen de fases magnéticas solo aumenta ligeramente con la creciente reducción por laminación. Se ha demostrado que la laminación a 200 °C tiene un efecto sobre la transformación de fase inducida por deformación durante la prueba de tracción también, con crecientes reducciones por laminación que suprimen la cantidad de transformación en el material.

Tabla 16

Tabla 17

Este ejemplo de caso demuestra que el límite elástico de las aleaciones descritas en este documento se puede adaptar variando la reducción por laminación a temperaturas superiores al ambiente como se muestra aquí para la aleación 2 mediante laminación a 200 °C. En el contexto amplio de la presente divulgación, se contempla que el rango de temperatura esté entre 150 °C a 400 °C como se proporciona en el ejemplo de caso previo para la tabla 7. Durante esta laminación, el camino de deformación se modifica de tal manera que se está produciendo una transformación de fase inducida por deformación relativamente limitada, lo cual da como resultado la capacidad de retener una ductilidad significativa y mantener la resistencia última a tracción mientras que aumenta el límite elástico en el estado laminado en frío. De esa manera, los parámetros de la laminación se pueden optimizar para mejorar el límite elástico del material sin sacrificar la ductilidad o resistencia última a tracción.

Ejemplo de caso #7 microestructura en aleación 2 después de laminación a 200 °C

La aleación 2 fue procesada en una banda caliente con espesor de 9 mm desde la pieza fundida de laboratorio que imitaba el procesamiento en la producción comercial de banda caliente. La banda caliente fue laminada en frío con reducción de 50 % y fue recocida a 850 °C durante 10 minutos con enfriamiento por aire que imitaba el procesamiento de laminación en frío en la producción comercial de láminas. Fue usado granallado para retirar los óxidos que se formaron durante el recocido. Luego las aleaciones fueron laminadas en frío de nuevo hasta la falla o la reducción limitada de laminador. Las muestras fueron calentadas a 200 °C en un horno de convección durante al menos 30 minutos antes de la laminación en frío para asegurar que estaban a una temperatura uniforme, y se recalentaron durante 10 minutos entre pasadas para asegurar una temperatura constante. La lámina de aleación 2 fue laminada en frío primero con reducción de 30 % y luego hasta una reducción máxima de 70 %. La microestructura de la estructura inicial y después de laminación fue estudiada mediante microscopía de electrones de barrido (SEM). Para preparar muestras de SEM, las piezas fueron cortadas por EDM y se montaron en epoxi, y se pulieron progresivamente con solución de suspensión de diamante de 9 pm, 6 pm y 1 pm, y finalmente con sílice de 0.02 pm.

La figura 25 muestra las imágenes de SEM retrodispersadas de la microestructura antes de la laminación en frío que es principalmente austenítico con maclas de recocido dentro de granos en tamaño de micrones. Después de la laminación en frío con reducción de 30 %, como se muestra en la figura 26, se puede ver una estructura de bandas en diferentes áreas con diferentes orientaciones. Presumiblemente, las bandas con orientación similar son maclas de deformación en un grano austenítico mientras que las bandas en direcciones diferentes son maclas en otro grano de orientación de cristal. Se puede observar algún refinamiento de grano en áreas seleccionadas.

Después de que se aumenta la reducción por laminación a 70 %, las bandas ya no son visibles, y se puede ver la estructura refinada a través del volumen (figura 27). Como se muestra en la imagen de alto aumento en la figura 27b, se pueden discernir islas finas con un tamaño mucho más pequeño que 10 pm. Considerando la alta deformación ejercida en la austenita estable durante el proceso de laminación, la austenita podría refinarse drásticamente típicamente en el rango de 100 a 500 nm. Las mediciones de Feritscope sugieren que la austenita es estable a 200 °C con casi 100% de austenita mantenida después de laminación.

Este ejemplo de caso demuestra la estabilización de austenita (es decir la resistencia a transformación en ferrita) en aleaciones en este documento durante la laminación a 200 °C incluso con una alta reducción por laminación de 70 % y refinamiento microestructural de la austenita en contraste con la laminación en frío cuando el refinamiento se produce a través de la transformación de la austenita a ferrita.

Ejemplo de caso # 8 efecto de reducción por laminación a 200 °C en microestructura de aleación 2

La laminación a temperatura dio como resultado un aumento significativo en el límite elástico de la aleación 2 mientras que fue mantenido un alto alargamiento a tracción. Fue realizado un estudio de TEM en la aleación 2 laminada a 200 °C para analizar los cambios estructurales durante la laminación a 200 °C como una función de la deformación por laminación. En este ejemplo de caso, primero fue laminada en caliente una losa fundida en laboratorio de 50 mm de espesor, y luego la banda caliente resultante fue laminada a 200°C a diferentes deformaciones. Para mostrar la evolución estructural, las microestructuras de las láminas laminadas fueron estudiadas mediante microscopía de electrones de transmisión (TEM). Para preparar los especímenes de TEM, las muestras fueron cortadas desde la lámina usando EDM por alambre, y luego se diluyeron triturando con almohadillas de tamaño de grano reducido cada vez. Fue hecha una dilución adicional a muestras de 60 a 70 pm de espesor puliendo con soluciones de suspensión de diamante de 9 pm, 3 pm y 1 pm, respectivamente. Fueron perforados discos de 3 mm en diámetro a partir de las láminas y el pulido final fue logrado mediante electropulido usando un pulidor de doble chorro. La solución química usada fue de ácido nítrico a 30 % mezclado en base de metanol. En caso de un área delgada insuficiente para la observación de TEM, los especímenes de TEM fueron molidos con iones usando un sistema de pulido de iones de precisión (PIPS) Gatan. La molienda de iones usualmente se hace a 4.5 keV, y el ángulo de inclinación se reduce desde 4° a 2° para abrir el área delgada. Los estudios de TEM fueron hechos usando un microscopio de alta resolución JEOL 2100 operado a 200 kV.

La figura 28 muestra las imágenes de TEM de campo claro de la microestructura en la aleación 2 laminada a 200 °C con reducción de 10 %. Se puede ver que los granos de austenita están llenos de dislocaciones enredadas, y se exhibe la estructura de celda de dislocación. Sin embargo, debido a la deformación por laminación relativamente baja, los límites de grano de austenita originales todavía son visibles. Se nota que la austenita es estable durante la laminación a 200 °C. La difracción de electrones sugiere que la austenita es la fase predominante que también fue consistente con la medición Feritscope. La laminación a 200 °C con reducción de 10 % aumenta el límite elástico promedio desde 303 MPa en la banda caliente a 529 MPa (véase tabla 16). Cuando la lámina se lamina a 30 %, TEM muestra cualitativamente una mayor densidad de dislocaciones en los granos, como se muestra en la figura 29, y se exhibe una clara estructura de celda de dislocación. Además, se ven algunas maclas de deformación dentro de los granos de austenita. Similar a la muestra laminada a 10 %, la fase austenita se mantiene, como se confirma por la difracción de electrones. Sin embargo, los límites de grano originales de austenita ya no son visibles. La laminación a 200 °C con reducción de 30 % da como resultado un límite elástico promedio de 968 MPa (tabla 16). Después de laminar con reducción de 70 % (figura 30), se puede ver una densidad de dislocaciones cualitativamente más alta continúa a partir de TEM, y las celdas de dislocación son similares a las de la muestra laminada a 30 % (figura 29). Además, las maclas de deformación también están presentes en la muestra. Similar a la muestra laminada a 30%, la austenita todavía permanece estable durante la laminación que se verifica por difracción de electrones.

Este ejemplo de caso demuestra que las aleaciones en este documento mantienen la estructura de austenita durante la laminación a 200 °C con una reducción de hasta 70 %. Los cambios estructurales incluyendo formación de celdas de dislocación y maclado llevan a un aumento en el límite elástico después de laminación a 200 °C.

Ejemplo de caso #9 ruta de proceso por combinación de métodos de laminación

Las aleaciones 2, aleación 7, aleación 18, y aleación 34 fueron procesadas en una banda caliente con un espesor de ~2.7 mm, fueron sometidas a granallado para retirar el óxido y laminadas a 200 °C hasta una reducción de 20 %. El material fue seleccionado y luego laminado en un rango de reducciones a temperatura ambiente. Las muestras de tracción ASTM E8 fueron cortadas mediante EDM por alambre y probadas en un marco Instron 5984 usando el software Bluehill de Instron.

Las propiedades de tracción de las aleaciones seleccionadas después de laminación combinada se enumeran en la tabla 18 hasta tabla 21. Fue observado un aumento significativo en el límite elástico después de la combinación de métodos de laminación en las tres aleaciones en comparación con el estado de banda caliente o justo después de laminación con una reducción de ~20 % en espesor de laminación a 200 °C y subsecuente reducción por laminación a temperatura ambiente. El límite elástico hasta 1216 MPa registrado para la aleación 2 (límite elástico en banda caliente es 309 MPa y 803 MPa después de laminación a 200 °C), hasta 1571 MPa en aleación 7 (límite elástico en banda caliente es 333 MPa y 575 MPa después de laminación a 200 °C), hasta 1080 MPa en aleación 18 (límite elástico en banda caliente es 390 MPa y 834 MPa después de laminación a 200 °C), y hasta 1248 MPa en aleación 34 (límite elástico en banda caliente es 970 MPa y 1120 MPa después de laminación a 200 °C). La figura 31 hasta figura 34 muestran las curvas de tracción correspondientes para las aleaciones 2, 7, 18, y 34, respectivamente. También fue observado un aumento en la resistencia última a tracción después de laminación en frío en todas las aleaciones en este documento con una disminución en alargamiento a tracción (véanse tablas 18 hasta 21). El análisis del porcentaje en volumen de fases magnéticas de las aleaciones seleccionadas en este documento en cada condición examinada, tanto antes como después de la prueba de tracción se enumera en la tabla 22 hasta tabla 25. La laminación en frío lleva a un % Fe más alto en la lámina procesada desde las aleaciones en este documento seguido de aumento adicional en % Fe debido a la transformación que se produce durante la prueba de tracción.

Tabla 18 propiedades de tracción de aleación 2 después de combinación de métodos de laminación

Tabla 19 propiedades de tracción de aleación 7 después de combinación de métodos de laminación

Tabla 20 Propiedades de tracción de aleación 18 después de combinación de métodos de laminación

Tabla 21 propiedades de tracción de aleación 34 después de combinación de métodos de laminación

Tabla 22 porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) en aleación 2 después de combinación de métodos de laminación

Tabla 23 porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) en aleación 7 después de combinación de métodos de laminación

Tabla 24 porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) en aleación 18 después de combinación de métodos de laminación

Tabla 25 Porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) en aleación 34 después de combinación de métodos de laminación

Este ejemplo de caso demuestra un camino para crear un tercer conjunto distinto de combinaciones de propiedades, que se puede lograr procesando la aleación en una lámina con un espesor de 0.5 mm a 5.0 mm, seguido de deformar (laminar) y reducir el espesor en una pasada en una temperatura en el rango de 150 °C a 400° C, y luego subsiguientes reducciones en el espesor a temperaturas < 150 °C de temperatura. Se observa que esto proporciona un límite elástico relativamente mayor en comparación con solamente laminación en frío, y mayores resistencias a tracción en comparación con solamente laminación a temperatura.

Ejemplo de caso # 10 métodos de ejemplo para adaptar combinaciones de propiedades

Una banda caliente desde aleación 2 fue procesada en una lámina por diferentes métodos en este documento hacia un mayor límite elástico y combinación de propiedades de acuerdo con las etapas proporcionadas en la figura 2 y figura. 3. La aleación 2 fue fundida primero y luego fue procesada en una lámina a través de laminación en caliente que era desde 2.5 a 2.7 mm de espesor. Para la comparación de tracción, el material de banda caliente de referencia fue laminado en caliente a ~1.8 mm para reducir el calibre antes de la prueba. Para el ejemplo de figura 2 (es decir laminada en 20 % a 200 °C), la banda caliente fue laminada con una reducción de 20 % a 200 °C. Antes de la laminación, fue calentada hasta 200 °C durante 30 minutos antes de ser laminada a 20% a 200 °C con un recalentamiento de 10 minutos entre pasadas de laminación para mantener la temperatura. Para el ejemplo de figura 3 (es decir laminada en 20 % a 200 °C y luego laminación en frío de 10 % a temperatura ambiente), fueron repetidas las etapas de proceso que incluían una reducción de 20 % a 200 °C y con la etapa adicional de una reducción por laminación a temperatura ambiente de 10 % aplicada. Fueron cortados especímenes de tracción desde la lámina procesada por cada método usando EDM por alambre. Las propiedades de tracción fueron medidas en un marco de prueba mecánico Instron (Modelo 5984), usando el software de control y análisis Bluehill de Instron. Todas las pruebas fueron ejecutadas a temperatura ambiente en control de desplazamiento.

Las curvas de estrés-deformación representativas con la combinación de propiedades lograda en cada método de procesamiento cerca del óptimo se muestran en la figura 35. Como se puede ver, el límite elástico se puede aumentar significativamente (es decir aumento de 469 MPa) laminando a 200 °C con un cambio mínimo en la resistencia última a tracción de aleación (es decir aumento de 34 MPa) y alargamiento (es decir disminución de 1.8 %). Esto se proporciona por la condición de ejemplo 3a en la figura 2. Para la muestra adicionalmente laminada a 10% a temperatura ambiente desde la condición de partida de la etapa 3, entonces esto cumpliría la etapa 4 en la figura 3. Como se puede ver, en este caso, esta es una ruta hacia un mayor límite elástico (es decir aumento de 688 MPa) y resistencia a tracción (es decir aumento de 224 MPa) pero viene con una reducción en alargamiento total (es decir disminución de 25.1 %). Nótese que cumplir la etapa 4 en la figura 3 también podría hacerse por ejemplo estampando en frío la parte mediante diversos procesos mediante los cuales las áreas en la parte estampada experimentarían un mayor límite elástico y resistencia a tracción con una ductilidad proporcional menor que fue usada parcialmente en la formación de la parte.

Este ejemplo de caso demuestra un logro de alto límite elástico en las aleaciones en este documento mediante diversos métodos o su combinación que proporciona una variedad de las combinaciones de resistencia/alargamiento en la lámina resultante desde las aleaciones en este documento.

Ejemplo de caso #11 efecto de temperatura de prueba en propiedades de tracción de aleación 2

La aleación 2 fue producida en una forma de lámina con espesor de 1.4 mm a partir de la losa mediante laminación en caliente y laminación en frío hasta un espesor objetivo con recocido subsecuente. Los especímenes de tracción fueron cortados desde la lámina de aleación 2 usando EDM por alambre. Las propiedades de tracción fueron medidas a diferentes temperaturas en un rango desde -40 °C a 200 °C.

Las propiedades de tracción de la lámina de aleación 2 a diferentes temperaturas se enumeran en la tabla 26. El porcentaje en volumen de fases magnéticas fue medido en el calibre de muestra de tracción después de la prueba a cada temperatura usando Feritscope que también se enumera en la tabla 26. Como se puede ver, el límite elástico y resistencia última a tracción están disminuyendo con la temperatura de prueba creciente mientras que el alargamiento a tracción está aumentando. El alargamiento a tracción y porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) como una función de temperatura de prueba se representan en la figura 36 que muestra que a pesar de un mayor alargamiento a temperaturas elevadas, el porcentaje en volumen de fases magnéticas en un calibre de muestra de tracción después de la prueba cae significativamente y se acerca a cero después de la prueba a 200 °C. Una disminución en el porcentaje en volumen de fases magnéticas en un calibre de muestra de tracción después de la prueba indica una mayor estabilidad de austenita a temperaturas elevadas lo que suprime su transformación en ferrita bajo el estrés.

Tabla 26 propiedades de tracción de aleación 2 probada a diferentes temperaturas

Este ejemplo de caso demuestra que la aleación multicomponente de las aleaciones en este documento dio como resultado un aumento significativo de estabilidad de austenita y se muestra que la transformación en ferrita durante la laminación se suprime a temperaturas elevadas en comparación con la laminación en frío como se proporciona claramente en la última columna en la tabla 26. Proporciona mayor ductilidad durante la propia laminación y mayor capacidad de formación en las operaciones subsecuentes de formación de láminas tales como estampado, estirado, etc.

Ejemplo de caso # 12 reducción en etapas de procesamiento hacia calibre objetivo

La aleación 2 fue procesada en una banda caliente con un espesor de 4.4 mm. Luego fueron laminadas dos secciones de la banda caliente, una a temperatura ambiente y otra a 200°C. La placa a 200°C fue calentada en un horno de convección mecánica durante 30 minutos antes de la laminación y recalentada durante 10 minutos entre pasadas para asegurar una temperatura constante.

En un caso de laminación a temperatura ambiente, la falla se produjo con una reducción de aproximadamente 42 % mientras que fue aplicada una reducción de más de 70 % durante la laminación a 200 °C sin la falla cuando se alcanzó el límite del laminador. Las limitaciones de laminador se produjeron cuando el laminador Fenn modelo 061 ya no pudo hacer reducciones significativas por pasada durante la laminación en frío mientras el material todavía tiene la capacidad de una reducción por laminación adicional.

El porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) fue medido mediante Feritscope a diferentes niveles de reducciones durante la laminación en frío y laminación a 200 °C. Los datos se muestran en la figura 37. Como se puede ver, el porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) aumenta rápidamente con la reducción a temperatura ambiente lo que lleva al límite de material para laminación en ~ 42 %. En un caso de la laminación a 200 °C, el porcentaje en volumen de fases magnéticas (Fe%) permanece por debajo de 3 % Fe incluso con una reducción máxima por laminación de > 70 %.

Fue producida una lámina desde la aleación 2 con espesor final de 1.2 mm utilizando tanto laminación en frío como laminación a 200°C. En un caso de laminación en frío, la laminación funcionó en ciclos con un recocido intermedio para restaurar la ductilidad de aleación y lograr el espesor objetivo con reducción de 29 % en la etapa final de laminación. Las muestras de tracción fueron cortadas por EDM desde la lámina con un espesor de 1.2 mm producida por ambos métodos de laminación y se recocieron a 1000 °C durante 135 segundos. Las propiedades de tracción fueron medidas en un marco de prueba mecánico Instron (Modelo 3369), utilizando el software de control y análisis Bluehill de Instron. Todas las pruebas fueron ejecutadas a temperatura ambiente en control de desplazamiento con el accesorio inferior sostenido rígido y el accesorio superior en movimiento; la celda de carga está unida al accesorio superior.

Ejemplos de las curvas de estrés-deformación de ingeniería para la lámina recocida producida tanto por laminación en frío como por laminación a 200°C se muestran en la figura 38. Como se puede ver, a pesar de los diferentes métodos de laminación hacia el espesor objetivo, las propiedades finales de la lámina después del recocido son similares.

Este ejemplo de caso demuestra que la laminación donde la austenita es estable y no se transfiere a ferrita como se demuestra aquí para la aleación 2 a 200 °C, mejora significativamente la capacidad de laminación de las aleaciones en este documento lo que permitirá la reducción en etapas de procesamiento hacia calibres de lámina objetivo. De este modo, esta laminación a temperatura elevada se puede usar para alcanzar un calibre objetivo casi final con una alta reducción por laminación en frío como se proporciona en este ejemplo de > 70 %. Este material de calibre casi final entonces se puede recocer para restaurar las propiedades de partida (es decir la condición inicial). Subsecuentemente, el calibre objetivo final se puede obtener laminando en el rango de temperatura proporcionado en esta aplicación desde 150 a 400°C siguiendo las etapas y procedimientos en la figura 2 o figura. 3.

Ejemplo de caso # 13 Cambio en reducción por laminación limitante

La banda caliente fue preparada desde la aleación 2 con un espesor de aproximadamente 9 mm. Fue calentada a 200 a 250 °C durante 60 minutos y fue laminada hasta aproximadamente 4.5 mm con recalentamientos de 10 minutos entre pasadas de laminación para asegurar una temperatura constante. Una vez a 4.5 mm, se seccionó y recoció a 850 °C durante 10 minutos y se dejó enfriar al aire. El material fue sometido a granallado para retirar el óxido y fue calentado a la temperatura deseada durante al menos 30 minutos antes de la laminación, y recalentado durante 10 minutos entre pasadas para asegurar una temperatura constante. El material fue laminado hasta la falla (agrietamiento visible) caracterizada por tales grietas visibles que se propagan desde los extremos de la lámina al menos 2 pulgadas. En una reducción de alrededor de 70 % el laminador tuvo dificultades para alcanzar las cargas necesarias para reducir el material y se detuvo la laminación, esto es una limitación de equipo y no una limitación de material. El material de control para la laminación a temperatura ambiente fue una banda caliente de 4.4 mm de espesor que fue laminada a temperatura ambiente hasta la falla. Los resultados de la reducción máxima de laminación como una función de temperatura de laminación se proporcionan en la tabla 27 y figura 39.

Este ejemplo de caso demuestra para las aleaciones en este documento que la reducción por laminación limitante aumenta a medida que aumenta la temperatura. Por lo tanto se puede ver que las aleaciones en este documento están contempladas para permitir una deformación permanente con una reducción en espesor de más de 20 % antes de la falla cuando se calientan a una temperatura que cae en el rango de 150 °C a 400 °C. Más preferiblemente, las aleaciones en este documento son de tal manera que se contempla que son capaces de deformación permanente con una reducción en espesor de más de 40% antes de la falla cuando se calientan en tal rango de temperatura. Esto proporciona una deformación potencial mucho mayor para las operaciones de laminación, incluyendo procesamiento de material industrial para alcanzar un calibre objetivo. Mayores reducciones antes del agrietamiento significan que se pueden requerir menos etapas (es decir laminación en frío y recocido de recristalización) para alcanzar un calibre objetivo específico durante la producción de acero. Adicionalmente, la mayor capacidad de formación demostrada a temperaturas elevadas sería beneficiosa en la fabricación de partes a partir de una variedad de operaciones de formación que incluyen, estampado, formación por laminación, estirado, hidroformación, etc.

Tabla 27 límite de reducción por laminación vs temperatura de laminación para aleación 2

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un método para aumentar límite elástico en una aleación metálica que comprende:

a. suministrar una aleación de metal que consiste en al menos 70 % atómico de hierro y al menos cuatro elementos seleccionados a partir de Si, Mn, Cr, Ni, Cu o C e impurezas inevitables, fundir dicha aleación, enfriar a una tasa de 10^-4 K/seg a 10³ K/seg y solidificar hasta un espesor de >5.0 mm a 500 mm, en donde:

cuando Si está presente en dicha aleación, está presente en una cantidad que oscila desde más de 0 a 6.13 % atómico; cuando Mn está presente en dicha aleación, está presente en una cantidad que oscila desde más de 0 a 15.17 % atómico;

cuando Cr está presente en dicha aleación, está presente en una cantidad que oscila desde más de 0 a 8.64 % atómico;

cuando Ni está presente en dicha aleación, está presente en una cantidad que oscila desde más de 0 a 9.94 % atómico; cuando Cu está presente en dicha aleación, está presente en una cantidad que oscila desde más de 0 a 1.86 % atómico; y

cuando C está presente en dicha aleación, está presente en una cantidad que oscila desde más de 0 a 3.68 % atómico; b. procesar dicha aleación en una primera lámina con espesor desde 0.5 a 5.0 mm teniendo la primera lámina un alargamiento total de X¹ (%), una resistencia última a tracción de Y¹ (MPa), y un límite elástico de Z¹ (MPa), en donde X¹ es desde 10.0 a 70.0 %, Y¹ es desde 900 a 2050 MPa, y Z¹ es desde 200 a 750 MPa;

c. deformar permanentemente dicha primera lámina a una temperatura que oscila desde 150 °C a 400 °C al reducir el espesor de la primera lámina para producir una segunda lámina con una de las siguientes combinaciones de propiedades de tracción A o B:

A.

(1) alargamiento total X²= X¹ ± 7.5%;

(2) resistencia última a tracción Y² = Y¹ ± 100 MPa; y

(3) límite elástico Z² > Z¹ + 100 MPa.

B.

(1) resistencia última a tracción Y³ = Y¹ ± 100 MPa; y

(2) límite elástico Z³ > Z¹ + 200 MPa.

2. El método de la reivindicación 1, en donde dicha aleación consiste en al menos 70 % atómico de hierro y Si, Mn, Cr, Ni, Cu y C, e impurezas inevitables, en donde:

Si está presente en dicha aleación en una cantidad que oscila desde más de 0 a 6.13 % atómico;

Mn está presente en dicha aleación en una cantidad que oscila desde más de 0 a 15.17 % atómico;

Cr está presente en dicha aleación en una cantidad que oscila desde más de 0 a 8.64 % atómico;

Ni está presente en dicha aleación en una cantidad que oscila desde más de 0 a 9.94 % atómico;

Cu está presente en dicha aleación en una cantidad que oscila desde más de 0 a 1.86 % atómico; y

C está presente en dicha aleación en una cantidad que oscila desde más de 0 a 3.68 % atómico.

3. El método de la reivindicación 1, en donde dicha segunda lámina exhibe una combinación de propiedades de tracción A, y dicha combinación de propiedades de tracción A es como sigue: X² = 2.5 % a 77.5 %, Y² = 800 MPa a 2150 MPa, y Z² > 300 MPa.

4. El método de la reivindicación 1, en donde dicha segunda lámina exhibe una combinación de propiedades de tracción B, y dicha combinación de propiedades de tracción B es como sigue: Y³ = 800 MPa a 2150 MPa, y Z³ > 300 MPa.

5. El método de la reivindicación 1, en donde en la etapa (c) la primera lámina se deforma permanentemente con una reducción en espesor de más de ^{2 0} % antes de la falla.

6. El método de la reivindicación 1, en donde en la etapa (c), dicha primera lámina se deforma permanentemente en dicha segunda lámina mediante formación por laminación, estampado de metal, estirado de metal, o hidroformación.

7. El método de la reivindicación 1, en donde después de la etapa (a), dicha aleación contiene más de 10 por ciento en volumen de austenita.

8. El método de la reivindicación 1 que comprende además después de la etapa (c):

(d) deformar permanentemente la segunda lámina a una temperatura que es menor que o igual a 150 °C para formar una tercera lámina.

9. El método de la reivindicación 8, en donde la tercera lámina exhibe la siguiente combinación de propiedades de tracción:

(1) alargamiento total = 10.0 a 40.0 %;

(2) resistencia última a tracción = 1150 a 2000 MPa;

(3) límite elástico = 550 a 1600 MPa.

10. El método de la reivindicación 9, en donde la etapa (b) se lleva a cabo a una temperatura de 700 °C a una temperatura por debajo del punto de fusión (Tm) de dicha aleación.

11. El método de la reivindicación 9, en donde después de la etapa (b) la aleación se trata térmicamente a una temperatura de 650 °C hasta una temperatura por debajo del punto de fusión (Tm) de la aleación.

12. El método de la reivindicación 9, en donde en la etapa (c), dicha primera lámina se deforma permanentemente en dicha segunda lámina mediante formación por laminación, estampado de metal, estirado de metal, o hidroformación.

13. El método de la reivindicación 9, que comprende además posicionar dicha tercera lámina en uno de un marco de vehículo, chasis de vehículo, o panel de vehículo.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende además posicionar dicha tercera lámina en uno de un collar de perforación, tubo de perforación, cubierta de tubo, junta de herramientas, boca de pozo, tanque de almacenamiento de gas comprimido, coche cisterna de ferrocarril/vagón cisterna o bote de gas natural licuado.