MX2014008164A

MX2014008164A - Nuevas clases de aceros no inoxidables con alta resistencia y alta ductilidad.

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Publication number: MX2014008164A
Application number: MX2014008164A
Authority: MX
Inventors: Daniel James Branagan; Brian E Meacham; Jason K Walleser; Andrew T Ball; Grant G Justice; Brendan L Nation; Sheng Cheng; Alla V Sergueeva
Original assignee: Nanosteel Co Inc
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2015-05-15
Also published as: EP2800824A4; EP2800824A1; US8641840B2; US20130233452A1; US8419869B1; KR102012956B1; EP2800824B1; WO2013119334A1; JP6426003B2; CA2860664A1; CN104185691B; JP2015509143A; MX368089B; DE112013000503T5; GB2513271A; CN104185691A; KR20140139483A; GB201413691D0; BR112014016533A2

Abstract

La presente descripción está dirigida a formulaciones y métodos para proveer aleaciones de acero no inoxidable que tienen alta resistencia y ductilidad relativas. Las aleaciones se pueden proveer en forma de lámina o prensada y caracterizar por sus químicas de aleación particulares y morfología de tamaño de grano cristalino identificable. Las aleaciones son tales que incluyen fases de fijación de boruro. En lo que se denomina un acero de clase 1 las aleaciones indican resistencias a la tensión de 630 MPa a 1100 MPa y alargamientos de 10 a 40%. El acero de clase 2 indica resistencias a la tensión de 875 MPa a 1590 MPa y alargamientos de 5 a 30%. El acero de clase 3 indica resistencias a la tensión de 1000 MPa a 1750 MPa y alargamientos de 0.5 a 15%.

Description

NUEVAS CLASES DE ACEROS NO INOXIDABLES CON ALTA RESISTENCIA Y ALTA DUCTILIDAD Referencia cruzada a solicitud relacionada Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de con de serie presentada el 5 de enero de la solicitud provisional de con de serie presentada el 29 de febrero 2012 y la solicitud de con de serie presentada el 24 de julio Campo de la invención Esta solicitud trata de nuevas clases de aleaciones de acero no inoxidable con la combinación de propiedades avanzadas aplicables a la producción de lámina por métodos tales como el procesamiento en superficie Antecedentes de la invención Los aceros han sido usados por la humanidad por lo menos durante años y son ampliamente utilizados en la comprendiendo más del en peso de todas las aleaciones metálicas en uso La teenología de acero existente se basa en la manipulación de la transformación El primer paso es calentar la aleación en la región de una sola fase y luego enfriar o enfriar bruscamente el acero a varias velocidades de enfriamiento para formar estructuras de múltiples fases que a menudo son combinaciones de austenita y Dependiendo de la tasa de enfriamiento del acero en la solidificación o el tratamiento una amplia variedad de microestructuras característicos vainita y se pueden obtener con una amplia gama de Esta manipulación de la transformación eutectoide ha dado como resultado la amplia variedad de aceros disponibles hoy en En el presente se puede entender que los aceros no inoxidables contienen menos de de cromo y típicamente están representados por acero al carbono que con mucho el tipo de acero más ampliamente Las propiedades del acero al carbono dependen principalmente de la cantidad de carbono que Con muy bajo contenido de carbono debajo de de estos aceros son relativamente dúctiles y tienen propiedades similares al hierro No se pueden modificar por tratamiento Son pero las aplicaciones de ingeniería pueden ser restringidas a componentes no críticos y trabajo general de La formación de estructura de perlita en la mayoría de los aceros de aleación requiere menos carbono que en los aceros al carbono La mayoría de estos aceros de aleación es material de bajo contenido de carbono y aleado con una variedad de elementos en cantidades totales de entre y en peso para mejorar sus propiedades La reducción del contenido de carbono a la gama de a junto con algo de reducción en elementos de aleación aumenta la soldabilidad y la conformabilidad del mientras mantiene su Estas aleaciones se clasifican como aceros de alta resistencia y baja aleación que presentan resistencia a la tensión de 270 a 700 Los aceros de alta resistencia avanzados pueden tener resistencias a la tensión mayores que 700 MPa e incluir tipos tales como aceros martensiticos aceros de doble fase aceros de plasticidad inducida por la transformación y aceros de fase compleja A medida que aumenta el nivel de la ductilidad del acero generalmente Por el acero de baja resistencia el acero de alta resistencia y el AHSS pueden indicar alargamientos a la tensión a niveles de y Mucho mayor resistencia 2500 se ha logrado en aceros martensítico envejecido que son aleaciones de libres de carbono con adiciones de de de titanio y de El término martensítico envejecido se deriva del mecanismo de que está transformando la aleación en martensita con endurecimiento por envejecimiento Los grados de acero no no comunes de los aceros martensiticos envejecidos contienen a de a de a de molibdeno y a de El precio relativamente alto de los aceros martensíticos envejecidos varias veces más caros que los aceros de alta aleación para herramientas producidos por métodos restringe significativamente su aplicación en muchas áreas la industria de Son muy sensibles a inclusiones no que actúan como elevadores del esfuerzo y promueven la nucleación de huecos y microgrietas que conducen a una disminución en la ductilidad y la tenacidad a la fractura del Para reducir al mínimo el contenido de inclusiones no los aceros martensíticos envejecidos son típicamente fundidos al dando como resultado procesamiento de alto Sumario de la invención La presente descripción se refiere a un método para producir una aleación metálica que comprende un método que comprende el suministro de una aleación de metal que comprende Fe a un nivel de a por ciento de Ni en a por ciento de B a a por ciento de Si en a por ciento Esto puede ser seguido por la fusión de la aleación y solidificación para proveer un tamaño de grano de la matriz de 500 nm a nm y un tamaño de grano boruro de 25 nm a 500 Entonces se puede someter a esfuerzo mecánico dicha aleación calentar para formar por lo menos una de las siguientes distribuciones de tamaño de grano y perfiles de propiedades en donde los granos de boruro proveen las fases de fijación que resisten engrosamiento de dichos granos de la tamaño de grano de la matriz de 500 nm a tamaño de grano boruro de 25 nm a 500 tamaño de grano de precipitación de nm a 200 nm en donde la aleación indica un limite elástico de 300 MPa a 840 resistencia a la tensión de 630 MPa a 1100 MPa y alargamiento a la tensión de 10 a o tamaño de grano de matriz refinado de 100 nm a 2000 tamaño de grano de precipitación de 1 nm a 200 tamaño de grano boruro de 200 nm a 2500 en donde la aleación tiene un limite elástico de 300 MPa a 600 La aleación que tiene la distribución del tamaño de grano refinado pueden ser expuesta a un esfuerzo que excede el limite de elasticidad de 300 MPa a 600 MPa en donde el tamaño de grano refinado se mantiene a 100 nm a 2000 el tamaño de grano boruro se mantiene en 200 nm a 2500 los granos de precipitación se mantienen en 1 nm a 200 en donde dicha aleación indica una resistencia a la deformación de 300 MPa a 1400 resistencia a la tensión de 875 MPa a 1590 MPa y un alargamiento de a La presente descripción también se refiere a un método que comprende el suministro de una aleación de metal que comprende Fe a un nivel de a por ciento de Ni a un nivel de a por ciento B a un nivel de a por ciento de Si a un nivel de a por ciento Entonces se puede fundir la aleación y solidificar para proveer un tamaño de grano de la matriz de 500 nm a nm y un tamaño de grano de boruro de 1Ü0 nm a 2500 Esto puede ser seguido entonces por calentamiento de la aleación y la formación de estructura de malla incluyendo granos de 100 nm a nm y el tamaño de grano boruro de 100 nm a 2500 nm en donde la aleación tiene una resistencia a la deformación de 300 MPa a 1400 resistencia a la tensión de 350 MPa a 1600 MPa y alargamiento de se puede calentar la estructura de la malla antes mencionada y formar granos en laminillas de 100 nm a nm de a mieras de longitud y 100 nm a 1000 nm de ancho junto con los granos de boruro de 100 nm a 2500 nm y granos de precipitación de 1 nm a 100 en donde la aleación indica una resistencia a la deformación de 350 MPa a 1400 La estructura de laminillas mencionada anteriormente puede someterse a un estrés y formar una aleación que tiene granos de 100 nm a 5000 granos de boruro de 100 nm a 2500 granos de precipitación de 1 nm a 100 nm en donde la aleación tiene una resistencia a la deformación de MPa a 1400 una resistencia a la tensión de 1000 MPa a 1750 MPa y un alargamiento de a La presente descripción se refiere además a la aleación metálica que comprende Fe a un nivel de a por ciento Ni a un nivel de a por ciento B a un nivel de a por ciento y Si a un nivel de a por ciento en donde la aleación indica un tamaño de grano de la matriz de 500 a nm y el tamaño de grano boruro de 100 nm a 2500 La en una primera exposición al calor forma una estructura de malla que incluye granos de 100 nm a nm y el tamaño de grano de boruro de 100 nm a 2500 nm en donde la aleación tiene una resistencia a la deformación de 400 MPa a 1400 resistencia a la tensión de 350 MPa a 1600 MPa y alargamiento de Después de una segunda exposición al calor seguida por la aleación tiene granos de 100 nm a 5000 granos de boruro de 100 nm a 2500 granos de precipitación de 1 nm a 100 nm y la aleación tiene una resistencia a la deformación de 350 MPa a 1400 una resistencia a la tensión de 1000 MPa a 1750 MPa y un alargamiento de a Breve descripción de los dibujos La descripción detallada a continuación se puede entender mejor con referencia a las figuras anexas que se proveen con fines ilustrativos y no deben considerarse limitantes de cualquier aspecto de esta La figura 1 ilustra un proceso de rodillos dobles La figura 2 ilustra un proceso de colado de láminas finas La figura 3? ilustra las estructuras y mecanismos con respecto a la formación de acero de clase 1 en el presente La figura 3B ilustra las estructuras y mecanismo con respecto a la formación de aleaciones de acero de clase 2 en el presente La figura ilustra una curva de deformación representativa de un material que contiene formación de la fase La figura 4B ilustra una curva de deformación para las estructuras indicadas y mecanismos de formación La figura 5 ilustra las estructuras y mecanismo con respecto a la formación de aleaciones de acero de clase 3 en el presente La figura 6A ilustra una estructura de La figura 6B ilustra la respuesta mecánica del acero de clase 3 bajo tensión a temperatura en comparación con acero de clase La figura 7 ilustra dos clases de las aleaciones dependiendo de su desarrollo microestructural a partir de la estructura modal inicialmente La figura 8 ilustra imágenes de la placa de aleación 6 con un espesor de como después del ciclo de HIP a durante 1 La figura 9 ilustra una comparación de las curvas de de los tipos de acero indicados en comparación con los aceros de doble fase La figura 10 ilustra una comparación de las curvas de de los tipos de acero indicados en comparación con los aceros de fase compleja La figura 11 ilustra una comparación de las curvas de de los tipos de acero indicados en comparación con los aceros de plasticidad inducida por transformación La figura 12 ilustra una comparación de las curvas de de acero de tipo indicados en comparación con los aceros martensiticos La figura 13 ilustra la micrografia de retrodispersión de SEM de la microestructura de la muestra de placa de aleación de clase sometida a HIP a durante 1 y sometida a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 La figura 14 ilustra los datos de difracción de rayos X vs dos para la placa de aleación de clase 2 en el condición de patrón patrón de Rietveld La figura 15 ilustra los datos de difracción de rayos X vs dos para la placa de aleación de clase 2 en la condición de prensado isostático en caliente durante 1 patrón patrón de Rietveld calculado con picos La figura 16 ilustra los datos de difracción de rayos X vs dos para la placa de aleación de clase 2 en el prensado isostático en caliente durante 1 y la condición tratada con calor durante 20 patrón patrón de Rietveld calculado con picos La figura 17 ilustra micrografias de TEM de la muestra de la placa de aleación de clase sometida a HIP a durante 1 y sometida a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 La figura 18 ilustra la micrografia retrodispersada de SEM de la microestructura de la placa de aleación 6 La figura 19 ilustra la micrografia retrodispersada de SEM de la microestructura en la placa de aleación de clase 3 después del ciclo de HIP a durante 1 La figura 20 ilustra la micrografia retrodispersada de SEM de la microestructura en la placa de aleación de clase 3 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 60 minutos con enfriamiento del horno relativamente La figura 21 ilustra la micrografia retrodispersada de SEM de la microestructura en la placa de aleación de clase 3 grabada al agua fuerte después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 60 minutos con enfriamiento del horno relativamente La figura 22 ilustra los datos de difracción de rayos X vs dos para la placa de aleación de clase 3 en la condición colada como patrón patrón de Rietveld calculado con picos La figura 23 ilustra los datos de difracción de rayos X vs dos para la placa de aleación de clase 3 en la condición HIP durante 1 patrón patrón de Rietveld calculado con picos identificados La figura 24 ilustra los datos de difracción de rayos X vs dos para la placa de aleación de clase 3 en el HIP durante 1 y la condición tratada con calor enfriamiento lento a temperatura ambiente total de 670 patrón patrón de Rietveld calculado con picos La figura 25 ilustra micrografias de TEM de la muestra placa de aleación de clase 3 la microestructura en la región intergranular en la muestra colada a la región B en la figura imagen ampliada en la región intergranular que ilustra la estructura detallada de la microestructura de granos de la que están alineados en una dirección indicada por la La figura 26 ilustra las micrografias de TEM de la microestructura en muestra de placa de aleación de clase 3 a durante 1 un número de precipitados formados y distribuidos homogéneamente en la matriz con estructura de la microestructura detallada de la microestructura de malla cerca de Imagen TEM de campo oscuro que ilustra los granos dentro de la estructura de la La figura 27 ilustra las micrografias de TEM de la microestructura en la muestra de la placa de aleación de clase 3 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a durante 60 minutos con enfriamiento de horno relativamente los precipitados crecieron pero la estructura de malla en la matriz se desarrolló en la estructura de una estructura de la matriz a mayor La figura 28 ilustra las propiedades de tensión de la placa de aleación de clase 2 en diferentes después del ciclo de HIP a durante 1 hora y después del ciclo de HIP a durante 1 hora y el tratamiento térmico a durante 1 La figura 29 ilustra imágenes de SEM de la microestructura en las muestras de tensión desde la placa de aleación de clase 2 después del ciclo de HIP a durante 1 tratamiento térmico a durante 1 hora y deformación a temperatura ambiente en una sección de agarre y en una sección de La figura 30 ilustra la comparación entre los datos de rayos X para la placa de aleación de clase 2 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y el tratamiento térmico a durante 1 la sección de calibración del espécimen después de prueba de tensión y zona de sujeción del espécimen La figura 31 ilustra los datos de difracción de rayos X vs dos para la sección de calibración del espécimen probado en cuanto a tensión de la placa de aleación de clase 2 en la condición HIP durante 1 y tratado con calor a durante 1 patrón patrón de Rietveld calculado con picos La figura 32 ilustra micrografías de TEM de la placa de aleación de clase 2 sometida a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 Antes de prueba de Después de prueba de La figura 33 ilustra micrografías de TEM de la placa de aleación de clase 2 sometida a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 Antes de la prueba a la los se observan después del tratamiento Después de la prueba de de se observa la fijación de dislocación por los La figura 34 es una curva de esfuerzo versus deformación que muestra las propiedades de tensión de la placa de aleación de clase 3 en diversas de después del ciclo de HIP a durante 1 y después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a durante 60 minutos con enfriamiento del horno relativamente La figura 35 es una comparación entre los datos de rayos X para la placa de aleación de clase 3 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a desacelera el enfriamiento hasta temperatura ambiente minutos de tiempo la sección de calibración de la placa después de prueba de tensión y la placa antes de la prueba de tensión La figura 36 son los datos de difracción de rayos X vs dos para la sección medida del espécimen probado en cuanto a tensión de la placa de aleación de clase 3 en la condición HIP durante 1 patrón patrón de Rietveld calculado con picos La figura 37 es el patrón calculado difracción de rayos X vs dos para la fase hexagonal recién identificada de espacio encontrado en la sección medida del espécimen probado en cuanto a tensión de placa de aleación de la Clase 3 en la condición HIP durante 1 y condición de tratamiento térmico a retardan el enfriamiento hasta temperatura ambiente minutos de tiempo Nótese que los planos de difracción se enumeran entre La figura 38 es el patrón difracción de rayos X calculado vs dos para la fase hexagonal recién identificada de espacio se encuentra en la sección de calibración del espécimen probado en cuanto a tensión de la placa de aleación de clase 3 en la condición HIP durante 1 y condición tratada con calor a desaceleran el enfriamiento a temperatura ambiente minutos de tiempo Cabe notar que los planos de difracción se enumeran entre La figura 39 son micrografías de TEM de la microestructura en los especímenes de tensión de placa de aleación de clase 3 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a durante 60 minutos con enfriamiento de horno relativamente antes de la prueba de después de la prueba de La figura 40 son curvas de la aleación de y aleación 27 después del mismo tratamiento probado a temperatura La figura 41 son imágenes SEM de la microestructura en la placa de la aleación 17 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a durante 1 hr de la La figura 42 son imágenes SEM de la microestructura en la placa de la aleación 27 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a durante 1 hr de la La figura 43 son curvas registradas en la prueba de tensión de especímenes de la placa de aleación 2 después del ciclo de HIP y tratamiento térmico a durante 1 hr con enfriamiento en aire y con el La figura 44 son curvas registradas en el ensayo de tensión de especímenes de la placa de aleación 5 después del ciclo de HIP C y tratamiento térmico a durante 1 hr con enfriamiento en aire y con el La figura 45 son curvas de registradas en la prueba de tensión de especímenes de la placa de aleación 52 después de un ciclo de HIP y el tratamiento de calor en durante 1 hr con enfriamiento en aire y durante 1 con enfriamiento lento con La figura 46 ilustra coeficiente de endurecimiento por deformación en la aleación de clase 2 como función de la La figura 47 ilustra endurecimiento por deformación en aleación de clase 3 como función de la La figura 48 ilustra las curvas de deformación para la aleación de clase 2 probada en tensión con defortnación La figura 49 ilustra las curvas de deformación para la aleación de clase 3 probada en tensión con deformación La figura 50 las curvas de para la aleación de clase 2 en el estado inicial y después de la al y probada para La figura 51 ilustra imágenes de SEM de la microestructura de la sección de calibración de los especímenes de tensión de la aleación de clase 2 antes y después de la al La figura 52 ilustra las curvas de deformación para la aleación de clase 3 en el estado inicial y después de la a y probada para La figura 53 ilustra las curvas de deformación para la aleación de clase 2 después del ciclo de HIP a durante 1 hora en el estado y después de la al y recocido subsiguiente a durante 1 La figura 54 ilustra la imagen de SEM de la microestructura de la sección de calibración de los especímenes de tensión de la placa de aleación de clase 2 después de la al y recocido a durante 1 La figura 55 son curvas de para la placa de aleación de clase 3 después del ciclo de HIP a durante hora y probada en el estado inicial y después de la al y recocido subsiguiente a durante 1 La figura 56 ilustra la imagen de SEM de la microestructura de la sección de calibración de los especímenes de tensión de placa de aleación de clase 3 después de la al y recocido a durante 1 La figura 57 ilustra las curvas de deformación del espécimen de la placa de aleación de clase 2 que se ha sometido a 3 rondas de prueba de tensión a una deformación del seguido de recocido entre los pasos y probada para La figura 58 ilustra el espécimen de tensión de la placa de aleación de clase 2 antes y después de 3 rondas de deformación al con recocido entre las La figura 59 ilustra una imagen de SEM de la microestructura en el calibrador de la muestra del espécimen de tensión de la placa de aleación de clase 2 antes y después de 3 rondas de deformación al con recocido entre las La figura 60 ilustra las imágenes de TEM de la microestructura en el espécimen de tensión de la placa de aleación de clase 2 después de la deformación cíclica al y recocido a durante 1 hora después probada para falla en la sección de agarre y en el La figura 61 son curvas de para la placa de aleación de clase 3 después del ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a durante 1 hora con enfriamiento de horno relativamente que se ha sometido a 3 rondas de prueba de tensión a de deformación seguido de recocido entre los pasos y probado para La figura 62 ilustra alargamiento a la tensión significativo del espécimen de aleación 20 a La figura 63 es una imagen de SEM de la microestructura de calibración del espécimen de aleación 20 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura 64 es una imagen de SEM de la microestructura de calibración del espécimen de aleación 20 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura es una imagen de SEM de la microestructura de calibración del espécimen de aleación 22 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura 66 es una imagen de SEM de la microestructura de calibración del espécimen de aleación 22 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura 67 son imágenes de TEM de la microestructura de calibración del espécimen de aleación 20 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura 68 son imágenes TEM de microestructura de calibración del espécimen de aleación 20 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura 69 ilustra enriquecimiento de Cu en precipitados en la aleación 20 después de la deformación a temperatura La figura 70 son imágenes de TEM de la microestructura de calibración del espécimen de aleación 22 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura 71 son imágenes de TEM de la microestructura de calibración del espécimen de aleación 22 después de la tensión a con alargamiento a la tensión de La figura 72 es una imagen de la placa tal como se coló con un espesor de cm un corte de placa delgada de la placa y especímenes de tensión de aleación La figura 73 ilustra las propiedades de tensión de placa de cm de espesor de la aleación Descripción detallada de la invención Tamaños de de acero A través del procesamiento en superficie la lámina de acero como se describe en esta con un espesor en el intervalo de a 150 se pueden producir con anchuras en el intervalo de 100 a 5000 Estos intervalos de espesor e intervalos de anchura pueden ser ajustados en estos intervalos en incrementos de se puede usar la colada entre cilindros dobles que puede proveer la producción de lámina a espesores de y de 100 mm a 5000 m de también se puede utilizar colado de placas que puede proveer la producción de lámina con espesores de a 150 mm y de 100 mm a 5000 mm de Las velocidades de enfriamiento en la lámina seria dependiente del pero puede variar de 11 x 103 a 4 x Las piezas coladas a través de varios métodos de superficie fría con un espesor de hasta 150 o en el intervalo de 1 mm a 150 mm también se contemplan en este documento a partir de varios métodos que colado en molde colado de colado en colado con la metalurgia de ya sea a través del prensado convencional y sinterización o a través de isostático en es una ruta prevista para hacer partes parcial o totalmente densas y dispositivos que utilizan las composiciones estructuras y mecanismos descritos en esta solicitud acero de clase 2 o Clase descrito en el presente Rutas de Producción Descripción de colado de doble cilindro Uno de los ejemplos de producción de acero por el procesamiento en superficie fría sería el proceso de rodillos dobles para producir lámina de Un diagrama esquemático del proceso de se muestra en la figura 1 Como se el proceso puede ser dividido en tres Etapa 1 Etapa 2 Laminación en y Etapa 3 Devanado de Durante la etapa la lámina se forma a medida que el metal solidificante se junta en el agarre de rodillos entre los rodillos que generalmente están hechos de cobre o de una aleación de El espesor típico del acero en esta etapa es hasta mm de pero cambiando la distancia de separación del rodillo se puede variar desde a mm de Durante la etapa la lámina tal como se produce es laminada en por lo general entre 700 a para eliminar macrodefectos tales como la de encogimiento inclusiones de del proceso de así como permitiendo la solucionización de elementos clave de El espesor de la lámina laminada en caliente se puede variar dependiendo del mercado pero está generalmente en el intervalo de a mm de Durante la Etapa la temperatura de la lámina y el tiempo a la temperatura que es típicamente de 300 a puede ser controlado añadiendo agua de enfriamiento y cambiando la longitud del recorrido de salida de la lámina antes del Además de la laminación en la Etapa 2 también podría hacerse estrategias de procesamiento de termomecánicas alternativas tales como el procesamiento de isostática en La etapa además de controlar las condiciones térmicas durante el proceso de devanado de también se podría hacer mediante el tratamiento térmico de para controlar la microestructura final en la Descripción del colado de placa delgada Otro ejemplo de la producción de acero por el procesamiento en superficie fría sería el proceso de colado de placa delgada para producir lámina de Un diagrama esquemático del proceso de Arvedi ESP se muestra en la figura En una forma análoga al proceso de rodillos el proceso de moldeo de placa delgada se puede separar en tres En la etapa el acero líquido es a la vez colado o laminado de forma casi El proceso de solidificación comienza forzando el líquido fundido a través de un molde de cobre o aleación de cobre para producir espesor inicial típicamente 50 a 110 m de pero esto se puede variar 20 a 150 con base en 1a capacidad de procesamiento de metal líquido y la velocidad de Casi inmediatamente después de salir del molde y mientras el núcleo interior de la lámina de acero es todavía la lámina se somete a reducción usando una caja de laminación de múltiples etapas que reduce significativamente el espesor hasta 10 mm dependiendo de los objetivos finales del espesor de la En la etapa la lámina de acero se calienta pasando a través de uno o dos hornos de inducción y durante esta el perfil de temperatura y la estructura metalúrgica se En la etapa la lámina se devana más hasta el objetivo de espesor de calibre final que puede estar en el intervalo de mm a 15 de Inmediatamente después del la cinta se enfria en una mesa de salida para controlar el desarrollo de la microestructura final de la lámina antes de devanarla en un rollo de Aunque el proceso de tres etapas de la formación de la ya sea en el colado entre rodillos dobles o colado de placa delgada es parte del la respuesta de las aleaciones de la presente memoria para estas etapas es única sobre la base de los mecanismos y tipos de estructura descritos en el presente documento y las nuevas combinaciones de propiedades Nuevas clases de acero no inoxidable Las aleaciones de acero no inoxidable en el presente documento son tales que son capaces de formación de lo que se describe en el presente documento como acero de clase Clase 2 o Clase 3 que son preferiblemente cristalinos con morfología de tamaño de grano cristalina La capacidad de las aleaciones para formar aceros de clase 2 o Clase 3 en el presente documento se describe en detalle Sin es útil considerar primero una descripción de las características generales de los aceros de clase Clase 2 y Clase que ahora se provee a Aero de clase 1 La formación de acero de clase 1 en el presente documento se ilustra en la figura Los aceros no inoxidables se pueden entender en el presente documento como aquellos que contienen menos de de Como se muestra en una estructura modal se forma dicha estructura modal es el resultado de comenzar con una masa fundida líquida de la aleación y la solidificación por lo que provee la nucleación y el crecimiento de fases particulares que tienen tamaños de grano Por lo la referencia en el presente documento a modal puede entenderse como una estructura que tiene por lo menos dos distribuciones de tamaño de El tamaño de grano en el presente documento puede entenderse como el tamaño de un solo cristal de una fase particular específica preferiblemente identificable por métodos tales como microscopía electrónica de barrido o microscopía electrónica de Por la estructura 1 del acero de clase 1 puede lograrse preferentemente por el procesamiento a través de cualquiera de los procedimientos a escala de laboratorio como se muestra a través de métodos a escala industrial que implican metodología de procesamiento en superficie tales como procesamiento de rodillos dobles o de colado de placa La estructura modal del acero de clase 1 por lo indicar cuando se enfría desde el material los tamaños de grano tamaño de grano de matriz de 500 nm a contiene austenita tamaño de grano de boruro de 25 nm a 500 nm granos no metálicos tales como M2B en donde M es el metal y está unido covalentemente a Los granos de boruro preferiblemente también pueden ser fases de tipo que se referencian a la característica de que los granos de la matriz efectivamente pueden ser estabilizados por las fases de fijación que resisten engrosamiento a temperatura Cabe notar que los granos de boruro de metal han sido identificados como aquellos que presentan la estequiometría de M2B pero otras estequiometrías son posibles y pueden proveer la fijación incluyendo y La estructura modal del acero de clase 1 se puede deformar por deformación termomecánica y mediante tratamiento lo que dará como resultado cierta variación en las pero la estructura modal puede ser Cuando el acero de clase 1 indicado anteriormente es expuesto a un esfuerzo el diagrama de esfuerzo versus deformación observado se muestra en la figura Por lo se observa que la estructura modal se somete a lo que se identifica como precipitación de nanofase dinámica que conduce a una estructura de segundo tipo para el acero de clase Por lo dicha precipitación de nanofase dinámica es activada cuando la aleación experimenta una deformación bajo y se ha encontrado que el limite de elasticidad de los aceros de clase 1 que son sometidos a precipitación de nanofase dinámica puede producirse preferiblemente a 300 MPa a 840 Por se puede apreciar que la precipitación de nanofase dinámica ocurre debido a la aplicación del esfuerzo mecánico que excede de dicha resistencia a la deformación La precipitación de nanofase dinámica como tal puede entenderse como la formación de una fase de identificación adicional en el acero de clase 1 que se denomina fase de precipitación con un tamaño de grano Es el resultado de dicha precipitación de nanofase dinámica es formar una aleación que todavía indica tamaño de grano de matriz identificable de 500 a tamaño de grano de fijación con boruro de 25 nm a 500 junto con la formación de granos de precipitación que contienen fases hexagonales y granos de a 200 Como se señaló los tamaños de por lo no son engrosados cuando la aleación es sometida a sino que conducen al desarrollo de los granos de precipitación como se ha La referencia a las fases hexagonales se puede entender como una fase hexagonal de clase piramidal dihexagonal con un grupo de espacio P63mc una clase dipiramidal ditrigonal con un grupo de espacio P6bar2C hexagonal las propiedades mecánicas de esa estructura de segundo tipo del acero de clase 1 son tales que se observa que la resistencia a la tensión cae en el intervalo de 630 MPa a 1100 con un alargamiento de 10 a la estructura de segundo tipo del acero de clase 1 es tal que presenta un coeficiente de endurecimiento por deformación entre y que es casi plano después de someterse la deformación El coeficiente de endurecimiento por deformación es referenciado al valor de n en la fórmula s K donde o representa el esfuerzo aplicado sobre el e es la deformación y K es el coeficiente de El valor del exponente de endurecimiento por deformación n está entre 0 y de 0 significa que la aleación es sólido perfectamente plástico el material se somete a cambios irreversibles a la fuerza mientras que un valor de 1 representa un sólido elástico el material sufre cambios reversibles a una fuerza La tabla 1 siguiente provee una comparación y un resumen de rendimiento para el acero de clase 1 en el presente Tabla 1 Comparación de la estructura y rendimiento para el acero de clase 1 Acero de clase 2 La formación de acero de clase 2 en el presente documento se ilustra en las figuras 3B y El acero de clase 2 también se puede formar en este documento a partir de las aleaciones lo que implica dos nuevos tipos de estructuras después de con la estructura de tipo estructura seguido de dos nuevos mecanismos identificados en el presente documento como refinamiento de nanofase estática fortalecimiento de nanofase Los nuevos tipos de estructura para acero de clase 2 se describen en el presente documento como estructura nanomodal y estructura nanomodal de alta Por el acero de clase 2 en este documento puede ser caracterizada de la siguiente estructura estructura modal mecanismo refinamiento de nanofase estática estructura estructura nanomodal mecanismo fortalecimiento de nanofase dinámica y estructura estructura nanomodal de alta resistencia Como se muestra en la la estructura se forma en la cual la estructura modal es el resultado de comenzar con una masa fundida liquida de la aleación y la solidificación por que provee nucleación y crecimiento de fases particulares que tienen tamaños de grano El tamaño de grano en el presente documento de nuevo puede entenderse como el tamaño de un solo cristal de una fase particular especifica preferiblemente identificable por métodos tales como microscopía electrónica de barrido o microscopía electrónica de Por la estructura de acero de clase 2 puede lograrse preferentemente mediante el procesamiento a través de cualesquiera procedimientos a escala de laboratorio como se muestra a través de métodos a escala industrial que implican metodología de procesamiento en superficie fría tales como el procesamiento de rodillos dobles o de colado de placas La estructura modal de acero de clase 2 por indicar cuando se enfría desde la masa los tamaños de grano tamaño de grano de matriz de 500 nm a nm que contiene austenita tamaño de grano de boruro de 25 nm a 500 nm granos no metálicos tales como M2B en donde M es el metal y está unido covalentemente a Los granos de boruro preferiblemente también pueden ser fases de tipo que son referenciados a la característica de que los granos de la matriz efectivamente pueden ser estabilizados por las fases de fijación que resisten engrosamiento a temperatura Cabe notar que los granos de boruro de metal han sido identificados como aquellos que presentan la estequiometria de M2B pero otras estequiometrias son posibles y pueden proveer fijación incluyendo MB y y que no son afectados por los mecanismos o indicados La referencia al tamaño de grano de nuevo se debe entender como el tamaño de un solo cristal de una fase particular especifica preferiblemente identificable por metodos tales como microscopía electrónica de barrido o microscopía electrónica de Por otra estructura del acero de clase 2 en el presente documento incluye austenita ferrita junto con dichas fases de En la figura se muestra una curva de deformación que representa las aleaciones de acero no inoxidable en este documento que son sometidas a un comportamiento de deformación del acero de clase La estructura modal se crea primero preferiblemente y a después de la la estructura modal puede ahora ser refinada de forma única a través del mecanismo que es un mecanismo de refinamiento de nanofase lo que conduce a la estructura El refinamiento de nanofase estática es referenciado a la característica de que los tamaños de grano de la matriz de la estructura que inicialmente están en el intervalo de 500 nm a nm se reducen en tamaño para proveer la estructura 2 que tiene tamaños de grano de la matriz que normalmente caen en el intervalo de 100 nm a 2000 Cabe notar que la fase de fijación de boruro puede cambiar el tamaño significativamente en algunas mientras que está diseñado para resistir el engrosamiento de los granos la matriz durante los tratamientos Debido a la presencia de estos sitios de fijación de se esperaría que el movimiento de un límites de grano que conducen a un engrosamiento fuera retardado por un proceso llamado fijación de Zener o arrastre de Por lo aunque el crecimiento de grano de la matriz puede ser energéticamente favorable debido a la reducción del área interfacial la presencia de la fase de fijación de boruro contrarrestará esta fuerza impulsora de engrosamiento debido a las altas energías interfaciales de estas La característica del mecanismo de refinamiento de nanofase estática en acero de clase la fase de austenita a escala de mieras que se observó que caía en el intervalo de 500 nm a nm se transforma parcialmente o completamente en nuevas fases ferrita o La fracción de volumen de ferrita inicialmente presente en la estructura modal del acero de clase 2 es de 0 a La fracción de volumen de ferrita en la estructura como resultado de mecanismo de refinamiento de nanofase estática es típicamente de 20 a La transformación estática se produce preferentemente durante el tratamiento térmico a temperatura elevada y por lo tanto implica un mecanismo de refinamiento único ya que el engrosamiento del grano en lugar de refinamiento de grano es la respuesta material convencional a temperatura Por engrosamiento de los granos no se produce con las aleaciones de la acero de clase 2 en el presente documento durante el mecanismo de refinamiento de nanofase La estructura es la única capaz de transformar a la estructura durante el fortalecimiento de nanofase dinámica y como resultado la estructura de se forma e indica valores de resistencia a la tensión en el intervalo de 875 a 1590 MPa con 5 a de alargamiento Dependiendo de la química de precipitados de pueden formarse durante el refinamiento de nanofase estática y el proceso térmico posterior en algunos de los aceros de alta resistencia no Los precipitados están en el intervalo de 1 nm a 200 con la mayoría de estas fases 10 20 nm de que son mucho más pequeños que la fase de fijación de boruro formado en la estructura para retardar el engrosamiento del grano de durante el refinamiento de nanofase los tamaños de grano de boruro se hacen más grandes a un intervalo de 200 a 2500 nm en Ampliando lo en el caso de las aleaciones del presente documento que proveen acero de clase cuando dichas aleaciones exceden su punto de la deformación plástica a esfuerzo constante se produce seguida por una transformación de fase dinámica que conduce hacia la creación de la estructura De manera más después de que se induce suficiente se produce un punto de inflexión en donde la pendiente de la curva de esfuerzo versus deformación cambia y aumenta y la resistencia aumenta con la lo que indica una activación de Mecanismo de nanofase Con más esfuerzo dinámico durante el fortalecimiento de nanofase la resistencia sigue pero con una disminución gradual en el valor del coeficiente de endurecimiento deformación hasta casi Algún ablandamiento por deformación se pero sólo cerca del punto de ruptura que puede ser debido a reducciones en el área de sección transversal localizada en la formación de Cabe notar que la transformación de fortalecimiento que se produce en la deformación del material bajo el esfuerzo define generalmente el mecanismo como un proceso lo que conduce a la estructura Por se entiende que el proceso puede ocurrir a través de la aplicación de un esfuerzo que excede el punto de deformación del Las propiedades de tensión que se pueden lograr para aleaciones que logran la estructura 3 incluyen valores de resistencia a la tensión en el intervalo de 875 a 1590 MPa y 5 a de alargamiento El nivel de propiedades de tensión obtenido también depende de la cantidad de transformación que ocurre a medida que aumenta la deformación correspondiente a la curva de deformación característica para un acero de clase Por lo dependiendo del nivel de el límite de elasticidad ajustable ahora también puede ser desarrollada en el acero de clase 2 en el presente documento dependiendo del nivel de deformación y de la estructura el límite de elasticidad puede variar en última de 300 MPa a 1400 Es los aceros convencionales fuera del alcance de las aleaciones presentan aquí sólo niveles relativamente bajos de endurecimiento por por lo tanto sus resistencias a la deformación se pueden variar sólo sobre pequeños intervalos de 100 a 200 dependiendo de la historia de deformación En los aceros de clase 2 en el presente el limite de elasticidad se puede variar en un amplio intervalo 300 a 1400 como se aplica a la transformación de la estructura en estructura permitiendo variaciones ajustables para permitir que el diseñador y los usuarios finales en una variedad de y utilizar la estructura en diversas tales como gestión de impactos en las estructuras de la carrocería de Con respecto a este mecanismo dinámico mostrado en la figura se observan nuevas adicionales fases de precipitación o lo que indica tamaños de grano identificables de 1 nm a 200 Véase la Tabla existe la identificación adicional en dicha fase de precipitación de una fase hexagonal de clase piramidal dihexagonal con un grupo de espacio P63mc una clase dipiramidal ditrigonal con un grupo de espacio P6bar2C hexagonal un fase cúbica M3S1 con un grupo de espacio Por la transformación dinámica puede ocurrir parcial o completamente y dar como resultado la formación de una microestructura con fases novedosas de a nanoescala que proveen una resistencia relativamente alta en el Es la estructura se puede entender como una microestructura que tiene granos de matriz de tamaño generalmente de 100 nm a 2000 que son fijados por fases de boruro que se encuentran en el intervalo de 200 a 2500 nm y con fases de precipitado que se encuentran en el intervalo de 1 nm a 200 La formación inicial de la fase de precipitación mencionada anteriormente con tamaños de grano de 1 nm a 200 nm comienza a refinamiento de nanofase estática y continúa durante el fortalecimiento de nanofase dinámica que conduce a la formación de estructura La fracción de volumen de la fase de precipitación con tamaños de grano de 1 nm a 200 nm en la estructura 2 aumenta en la estructura 3 y ayuda con el mecanismo de fortalecimiento También cabe señalar que en la estructura el nivel de hierro gamma es opcional y puede ser eliminado dependiendo de la química de la aleación específica y la estabilidad de la Cabe notar que la recristalización dinámica es un proceso conocido pero difiere del mecanismo ya que implica la formación de granos grandes a partir de granos de manera que no es un mecanismo de refinamiento sino un mecanismo de como los nuevos granos no deformados son reemplazados por granos deformados no se producen cambios de fase a diferencia de los mecanismos presentados aquí y esto también da como resultado una reducción de resistencia a diferencia del mecanismo de fortalecimiento Cabe notar también que la austenita metaestable en aceros se sabe que se transforma a martensita bajo esfuerzo mecánico no hay evidencia de que la martensita o fases de hierro tetragonales centradas en el cuerpo se encuentren en las nuevas aleaciones de acero descritas en esta La tabla 2 siguiente provee una comparación de las características de estructura y rendimiento del acero de clase 2 en el presente Tabla 2 Comparación de la estructura y el rendimiento del acero de clase 2 Acero de clase 3 El acero de clase 3 se asocia con la formación de una estructura nanomodal de laminillas de alta resistencia a través de un proceso de múltiples pasos como se describe ahora en el presente Con el fin de lograr una respuesta a la tensión que implica alta resistencia con ductilidad adecuada en aleaciones de acero libres de carbono no un proceso de siete pasos preferido se describe ahora y se muestra en la figura El desarrollo de la estructura comienza a partir de la estructura estructura modal Sin el mecanismo en el acero de clase 3 está relacionado ahora con la creación de la fase de malla que conduce a la estructura estructura de fase de malla modal que a través del mecanismo creación de nanofase de laminillas se transforma en la estructura estructura nanomodal de laminillas La deformación de la estructura da como resultado la activación del mecanismo fortalecimiento de nanofase dinámica que conduce a la formación de la estructura estructura nanomodal de laminillas de alta resistencia También se hace referencia a la tabla 3 La estructura que implica una formación de las estructuras modales y de orden se puede lograr en las aleaciones con las químicas referenciadas en esta solicitud mediante el procesamiento a través de la escala de laboratorio como se muestra por medio de los métodos a escala industrial que implican tratamiento de la superficie tal como el colado entre cilindros dobles o colado de placa La estructura modal de acero de clase por lo indicará cuando se enfría desde la masa los tamaños de grano tamaño de grano de matriz de 500 nm a nm que contiene ferrita o y opcionalmente austenita o y tamaño de grano de boruro de 100 nm a 2500 nm granos no metálicos tales como M2B en donde M es el metal y está unido covalentemente a resistencias a la deformación de 350 a 1000 resistencia a la tensión de 200 a 1200 y el alargamiento total de También indicará morfología de crecimiento dendrítico de los granos de la Los granos de boruro preferiblemente también pueden ser fases de tipo que es referenciada a la característica de que los granos de la matriz efectivamente pueden ser estabilizados por las fases de fijación que resisten engrosamiento a temperatura Cabe notar que los granos de boruro de metal han sido identificados como aquellos que presentan la estequiometria M2B pero otras estequiometrias son posibles y pueden proveer fijación incluyendo MB y y que no son afectados por los mecanismos o indicados La referencia al tamaño de grano de nuevo se debe entender como el tamaño de un solo cristal de una fase particular especifica preferiblemente identificable por métodos tales como microscopía electrónica de barrido o microscopía electrónica de Por otra estructura del acero de clase 3 en el presente documento incluye ferrita junto con dichas fases de La estructura implica la formación de la estructura de fase de malla modal con precipitados distribuidos de manera uniforme a partir de la estructura modal con morfología dendrítica a través del mecanismo La estructura de fase de malla puede ser generalmente entendida como una estructura compuesta de granos de cristal en forma de La referencia a puede ser entendida como de forma de árbol y la referencia a de puede ser entendida como forma de La formación de la estructura de malla se produce preferiblemente a temperatura elevada a temperaturas de a a través de la formación de grano de cristal en forma de placa tamaños de grano de estructura de malla típicamente de 100 a tamaño de grano de boruro de 100 a 2500 resistencias a la deformación de 300 MPa a 1400 resistencias a la tensión de 350 MPa a 1600 alargamiento de La estructura también contiene y sigue siendo Una segunda fase de precipitados de boruro con un tamaño típicamente de 100 a 1000 nm se puede encontrar distribuida en la matriz de malla como partículas La segunda fase de precipitados de boruro puede entenderse como granos no metálicos de diferente estequiometría MB y en donde M es el metal y está unido covalentemente a Estos precipitados de boruro se distinguen de los granos de boruro en la estructura con poco o ningún cambio en el La estructura nanomodal de implica la formación de la morfología de laminillas como resultado de la transformación de ferrita estática en una o varias fases a través del mecanismo identificado como creación de nanofase de La transformación estática es una descomposición de la fase de matriz en la nueva fase o varias fases nuevas debido a la distribución de elementos de aleación por difusión durante el tratamiento térmico a temperatura lo que puede ocurrir preferiblemente en el intervalo de temperatura de a La estructura de laminillas se compone de capas alternantes de dos fases por lo que existen laminillas individual dentro de una colonia conectada en tres Una ilustración esquemática de la estructura de laminillas se muestra en la figura 6A para ilustrar la configuración estructural de este tipo de Las laminillas blancas se identifican arbitrariamente como la fase 1 y las laminillas negras se identifican arbitrariamente como la fase 2 En aleaciones de clase la estructura nanomodal de laminillas laminillas de 100 nm a 1000 nm de ancho con un espesor en el intervalo de 100 nm a nm con una longitud de a 5 granos de boruro de 100 nm a 2500 nm de diferente estequiometria MB y en donde M es el metal y está unido covalentemente a granos de precipitación de 1 n a 100 resistencia a la deformación de 350 MPa a 1400 La estructura nanomodal de laminillas sigue conteniendo y sigue siendo La estructura nanomodal de laminillas se transforma en estructura a través de fortalecimiento de nanofase dinámica la exposición al esfuerzo durante la deformación plástica que excede el esfuerzo a la deformación para el que despliega resistencias a la tensión relativamente altos en el intervalo de 1000 MPa a 1750 En la figura se muestra una curva de que representa las aleaciones con la estructura en el presente documento que se someten a un comportamiento de deformación de la clase 3 de acero en comparación con las de la clase Como se muestra en la la estructura después de la aplicación de la curva lo que da como resultado la estructura 4 del acero de clase El fortalecimiento durante la deformación está relacionado con la transformación de fase que se produce a medida que el material se deforma bajo esfuerzo y define el mecanismo como un proceso Para que la aleación despliegue alta resistencia en el nivel descrito en esta la estructura de laminillas se forma preferiblemente antes de la Especifica a este la fase de austenita a escala de mieras se transforma en nuevas fases con reducciones en las escalas de características microestructurales generalmente hasta el régimen de Alguna fracción de austenita puede formarse inicialmente en algunas aleaciones de clase 3 durante el colado y luego puede seguir presente en la estructura y la estructura Durante la cuando se aplica el fases nuevas o adicionales se forman con nanogranos típicamente en un intervalo de 1 a 100 Véase la Tabla En la estructura nanomodal de laminillas de alta los granos de ferrita contienen capas alternantes con nanoestructura compuesta de nuevas fases formadas durante la Dependiendo de la química específica y la estabilidad de la alguna austenita puede estar adicionalmente A diferencia de las capas en la estructura en donde cada capa representa uno solo o pocos en la estructura un gran número de nanogranos de diferentes fases están presentes como resultado del fortalecimiento de nanofase Dado que la formación de fase de nanoescala se produce durante la deformación de la representa una transformación inducida por esfuerzo y se define como un proceso Las precipitaciones de fase nanoescala durante la deformación son responsables de un endurecimiento por deformación extenso de las La transformación dinámica puede ocurrir parcial o completamente y dar como resultado en la formación de una microestructura con fases de a nanoescala novedosa especificadas como la estructura nanomodal de laminillas de alta resistencia que provee alta resistencia en el Por lo la estructura puede formarse con distintos niveles de fortalecimiento dependiendo de la química específica y la cantidad de fortalecimiento logrado por el mecanismo La tabla 2 siguiente provee una comparación de las características de la estructura y el rendimiento del acero de clase 3 en el presente Tabla 3 Comparación de la estructura y rendimiento de los nuevos tipos de estructura Mecanismos durante la producción La formación de estructura modal ya sea en el acero de clase 2 o de clase 3 en el presente documento se puede hacer que se produzca en las diversas etapas del proceso de Por la MS de la lámina puede formarse durante la etapa 2 o 3 de cualquiera de los procesos de producción por rodillos dobles o lámina por colada de la placa delgada antes Por la formación de la EM puede depender específicamente de la secuencia de solidificación y ciclos térmicos temperaturas y que la lámina está expuesta durante el proceso de La MS puede ser formada preferiblemente por calentamiento de las aleaciones del presente documento a temperaturas en el intervalo de por arriba de su punto de fusión y en un intervalo de a y enfriamiento por debajo de la temperatura de fusión de la que corresponde al enfriamiento preferiblemente en el intervalo de 11 x 103 a 4 x 102 La figura 7 en que a partir de una composición química para las aleaciones del presente y el calentamiento a un y solidificando sobre una superficie y formando la estructura a se puede convertir ya sea al acero de clase 2 o de clase 3 como se ha señalado en el presente Mecanismos de clase 2 Con respecto al acero de clase 2 en el presente el mecanismo que es el refinamiento de nanofase estática se produce después de que la MS se forma y durante la exposición a temperatura más Por refinamiento de nanofase estática también puede ocurrir durante la etapa etapa 2 o etapa 3 de la formación de de cualquier proceso de producción por rodillos dobles o colado de placa delgada antes Se ha observado que el refinamiento de nanofase estática puede producirse preferiblemente cuando las aleaciones se someten a calentamiento a una temperatura en el intervalo de a El nivel de porcentaje de SNR que se produce en el material puede depender de la química especifica y ciclo térmico implicados que determina la fracción de volumen de estructura nanomodal especificada como estructura Sin el nivel de porcentaje en volumen de MS que se convierte en NMS está en el intervalo de 20 a El mecanismo que es el fortalecimiento de nanofase dinámica también puede ocurrir durante la etapa etapa 2 o etapa 3 de la formación de MS de cualquier proceso de producción por rodillos dobles o colado de placa delgada antes Por lo fortalecimiento de nanofase dinámica puede ocurrir en el acero de clase 2 que ha sido objeto refinamiento de nanofase El fortalecimiento de nanofase por lo también puede ocurrir durante el proceso de producción de la pero también se puede realizar durante cualquier etapa de procesamiento posterior que implica la aplicación de esfuerzos que excedan el límite de La cantidad de DNS que se produce puede depender de la fracción del refinamiento de nanofase estático en el material antes de la deformación y el nivel de estrés inducida en la El fortalecimiento también puede ocurrir durante el procesamiento post posterior en partes más firmes que afecten caliente o fría forma de la la estructura en el presente documento la figura 3 y la Tabla 1 se puede producir en las diversas etapas de procesamiento en la producción de la lámina o sobre el procesamiento posterior puede producirse a diferentes niveles de fortalecimiento dependiendo de la química de la parámetros de deformación y de ciclo térmico el DNS puede producirse en las siguientes gama de después de alcanzar Estructura y entonces superior al limite de elasticidad de la estructura que puede variar en el intervalo de 300 a 1400 Mecanismos de clase 3 Con respecto al acero de clase 3 en el presente el mecanismo que es la creación de fase de malla se produce durante la exposición a temperatura elevada de la estructura modal inicial y puede ocurrir durante la etapa etapa 2 o etapa 3 de la formación de de producción de doble rodillo o la producción de colado de placa En algunas puede ocurrir la creación de estructura de malla en la solidificación en la etapa 1 de rodillos dobles o producción de colado de placa El mecanismo da por resultado la formación de la estructura de fase de malla modal especificada como estructura La formación de la estructura es un paso critico en términos de una la formación posterior de la estructura nanomodal de laminillas a través del mecanismo especificado como creación de nanofase de laminillas por transformación de El mecanismo en las aleaciones de láminas puede ocurrir durante la etapa 2 o 3 de la producción por rodillos dobles o producción de colado de placa delgada o durante el de las En algunas la estructura también se puede formar en las primeras etapas de la producción del colado como etapa 2 o etapa 3 de la producción por rodillos dobles o colado de placa asi como en el tratamiento de de lámina La estructura nanomodal de laminillas es responsable de la alta resistencia de las aleaciones de aplicación actual y tiene capacidad para fortalecer la formación a temperatura ambiente a través del mecanismo especificado como fortalecimiento de nanofase El nivel del fortalecimiento de nanofase dinámica que se produce depende de la química de la aleación y de un nivel de esfuerzo inducido en la El fortalecimiento también puede ocurrir durante el subsiguiente de láminas producidas mediante la producción por rodillos dobles o colado de placa delgada en partes finales que implican formación en caliente o en frío de las Por lo la estructura nanomodal de laminillas de alta resistencia resultante especificada como estructura puede ocurrir en el de las láminas producidas por métodos que implican deformación mecánica a diferentes niveles de fortalecimiento dependiendo de la química de la parámetros de deformación y del térmico después de Ejemplos Químicas de aleación preferidas y preparación de muestras La composición química de las aleaciones estudiadas se muestra en la tabla que provee las relaciones atómicas preferidas Estas químicas se han usado para el procesamiento de material a través del colado de placa en un Caster de vacío de presión El uso de elementos de alta pureza en 35 q de materiales de abastecimiento de aleación de las aleaciones objetivo se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla el material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento fue fundido por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para colar placas de por con espesor de que simulan la solidificación de la aleación en una lámina con espesor similar entre los rodillos en la etapa 1 de proceso de colado por doble Tabla 3 Composición química de las aleaciones Por el contexto amplio de la presente las químicas de aleación que pueden ser preferiblemente adecuada para la formación de acero de clase clase 2 o clase 3 en el presente incluyen los siguientes cuyas relaciones atómicas suman hasta Es la aleaciones pueden incluir B y Las aleaciones pueden incluir opcionalmente Cu con respecto a las relaciones las aleaciones pueden contener Fe a a Ni a B a a y Si a y de nuevo en relaciones también se puede incluir Cr a Cu a 0 a y Mn a Por los niveles de los elementos particulares se pueden ajustar a 100 como se señaló Las impurezas esperadas para estar presentes pero no se limitan y Dichas impurezas pueden estar presentes a niveles de hasta 10 por ciento La relación atómica de Fe por puede ser La relación atómica de Ni por lo tanto puede ser La relación atómica de B por lo tanto puede ser La relación atómica de Si por lo tanto puede ser Las relaciones de los elementos tales como por lo pueden ser y La relación atómica de si está por lo tanto puede ser y La relación atómica de si está por lo tanto puede ser 10 11 12 13 14 y Las aleaciones de la presente invención también pueden describirse más ampliamente como una aleación a base de Fe que por ciento y que incluye Ni y Si y capaz de formar las estructuras indicadas de clase clase 2 clase sometidas a las transformaciones indicadas después de la exposición al esfuerzo mecánico al esfuerzo mecánico en presencia de tratamiento al Dichas aleaciones pueden ser definidas además por las propiedades mecánicas que se logran para las estructuras identificadas con respecto a la resistencia a la tensión y las características de alargamiento a la Propiedades de aleación El análisis térmico se realizó sobre muestras de placa colada solidificada en un sistema NETZSCH DSC 404F3 PEGASUS El análisis térmico diferencial y la calorimetría de barrido diferencial se realizaron a una velocidad de calentamiento de con muestras protegidas de la oxidación a través del uso de argón de pureza En la tabla los resultados de DTA de temperatura elevada se muestran indicando el comportamiento de fusión de las aleaciones que se muestran en la tabla Como se puede ver a partir de los resultados tabulados en la tabla la fusión se produce en 3 o 4 etapas con fusión inicial observada de dependiendo de la química de la La temperatura de fusión final es de hasta Las variaciones en el comportamiento de fusión también pueden reflejar la formación de fase compleja en el procesamiento en superficie fría de las aleaciones dependiendo de su composición Tabla 4 Datos del análisis térmico diferencial para comportamiento de fusión La densidad de las aleaciones se midió en lingotes fundidos por arco usando el método de Arquimedes en una balanza especialmente construida que pesaba tanto en aire como en agua La densidad de cada aleación se tabula en la tabla 5 y se encontró que varía de a Los resultados experimentales han revelado que la precisión de esta téenica es de Tabla 5 Resumen de los resultados de la densidad Los especímenes de tensión se cortaron de placas seleccionadas usando electroerosión por hilo Las propiedades de tensión se midieron en un marco de prueba mecánica Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se llevaron a cabo a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en la celda de carga está unida al accesorio de la parte Un extensó etro de vídeo se utilizó para medidas de En la tabla un resumen de los resultados de las pruebas de incluyendo alargamiento total a la tensión límite elástico y resistencia final se enumeran para placas coladas Los valores de características mecánicas dependen en gran medida de la guímica de la aleación y condición de procesamiento como se mostrará más Como se puede los valores de resistencia a la tensión en estas aleaciones seleccionados varían desde 350 hasta 1196 El valor de alargamiento total varió entre y que indica la ductilidad limitada de aleaciones en estado En algunos se produjo falla en la región elástica a un esfuerzo tan bajo como 200 MPa y no se alcanzó la Las propiedades de la tabla 6 se relacionan con la formación de la estructura 3 y figura tanto en las aleaciones de clase 2 como de clase 3 al solidificarse la masa fundida en el proceso de Tabla 6 Resumen de los resultados de la prueba de tensión para placas coladas Propiedades de la aleación después del tratamiento mecánico térmico Cada placa de cada aleación se sometió a prensado isostático en caliente usando una máquina de prensa isostática americana Modelo 645 con un horno de molibdeno y con un tamaño de la cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta alcanzar la temperatura deseada y se expusieron a la presión del gas durante el tiempo especificado que se realizó en 1 hora para estos Los parámetros del ciclo de HIP se enumeran en la tabla El aspecto clave del ciclo de HIP era eliminar macrodefectos tales como poros pequeñas inclusiones simulando la laminación en caliente en la etapa 2 del proceso de colado de doble rodillo o en la etapa 1 o etapa 2 del proceso de colado de placa Un ejemplo de una placa antes y después del ciclo de HIP se muestra en la figura Como se puede el ciclo de HIP que es un proceso de deformación termomecánica permite la eliminación de alguna fracción de macrodefectos internos y externos mientras alisa la superficie de la Tabla 7 Parámetros del ciclo de HIP Los especímenes de tensión fueron cortados de las placas después del ciclo de HIP usando electroerosión por hilo Las propiedades de tensión se midieron en un marco de prueba mecánica Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se llevaron a cabo a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en la celda de carga está unida al accesorio de la parte En la tabla un resumen de los resultados de las pruebas de incluyendo alargamiento total a la tensión límite elástico y resistencia a la tensión final se muestran para las placas de colado después de ciclo de Se añade columna adicional que especifica la respuesta mecánica de la aleación en correspondencia con la clase de comportamiento Los valores de características mecánicas dependen en gran medida de la química de la aleación y de los parámetros del ciclo de Como se puede la mayoría de las aleaciones después de ciclo de HIP había demostrado el comportamiento de la clase mientras que algunas de ellas mostraron comportamiento de clase 2 con forma correspondiente de la curva de deformación Los valores de resistencia a la tensión para las aleaciones probadas variaron de El valor total de alargamiento varió de a Algunas aleaciones todavía pueden fallar a esfuerzo bajo 300 en la región elástica con deformación plástica Las propiedades de las aleaciones que demostraron comportamiento de clase 3 en la tabla 8 están relacionadas con la formación de la estructura con la creación de estructura de malla principalmente en la etapa 2 de la producción por rodillos dobles o la producción de colado de placa En algunas la creación de estructura de malla puede ocurrir en la etapa 1 de los dos procesos de Dependiendo de la química de la el ciclo de HIP correlacionado con las condiciones de tratamiento térmico mecánico en la etapa 2 de la producción por rodillos dobles o losa delgada producción de colado también puede dar como resultado la formación de la estructura que es una estructura nanomodal de Esta estructura es típicamente responsable de una mayor resistencia en las aleaciones de clase Las propiedades de las aleaciones que demostraron comportamiento de clase 2 en la tabla 8 están relacionadas con la formación de la estructura definida como una estructura nanomodal que es sometida a fortalecimiento de nanofase dinámica durante la deformación responsable del comportamiento de clase 2 observado en aleaciones Tabla 8 Resumen de los resultados de la prueba de tensión para placas coladas después del ciclo de Después del ciclo de el material de la placa se trató térmicamente en un horno de caja en los parámetros especificados en la tabla El aspecto del tratamiento térmico después del ciclo de HIP fue estimar la estabilidad térmica y cambios de propiedad de las aleaciones mediante la simulación de la etapa 3 del proceso de colado de doble rodillo y también la etapa 3 del proceso de colado de placa En un caso de enfriamiento en los especímenes se mantuvieron a la temperatura objetivo durante un período de tiempo se removieron del horno y se enfriaron en En un caso de un enfriamiento los especímenes se calentaron a la temperatura objetivo y después se enfriaron con el horno a una velocidad de enfriamiento de Tabla 9 Parámetros de tratamiento térmico Los especímenes de tensión fueron cortados de las placas después del ciclo de HIP y el tratamiento térmico con electroerosión por hilo Las propiedades de tensión se midieron en un marco de prueba mecánica Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se llevaron a cabo a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en la celda de carga está unida al accesorio de la parte En la tabla un resumen de los resultados de la prueba de incluyendo alargamiento total a la tensión límite elástico y resistencia a la tensión final se muestran para las placas de colado después de ciclo de HIP y el tratamiento Se añade columna adicional que especifica la respuesta mecánica de la aleación en correspondencia con la clase de comportamiento Como se puede ver en la tabla las aleaciones probadas han mostrado tanto la clase 2 como la clase 3 dependiendo de la química de la Más en algunos ambos tipos de curvas 2 y clase se observaron para la misma aleación dependiendo de los parámetros de tratamiento térmico En el caso del comportamiento de clase la resistencia a la tensión de las aleaciones 3 en la tabla varía de 875 a 1590 El valor total de alargamiento varía de a proveyendo una combinación de propiedades de alta resistencia Dicha combinación de propiedades relacionada con la formación de la estructura definida como una estructura nanomodal de alta resistencia resulta de un fortalecimiento de nanofase dinámica previo de la estructura 2 y es responsable del Comportamiento de clase 2 observado en las aleaciones En un caso de comportamiento de clase la resistencia a la tensión de las aleaciones es igual o superior a 1000 MPa y los datos varían de 1004 a 1749 Los valores totales de alargamiento para las aleaciones de muestra varían de a Ala ata resistencia de las aleaciones en la tabla 10 con comportamiento de clase 3 en relación con la formación de la estructura especificada como estructura nanomodal de laminillas antes de la prueba de tensión que puede ocurrir en cualquier etapa de la producción por rodillos dobles o la producción de colado de placa delgada pero principalmente en la etapa 3 para la mayoría de las aleaciones en esta La deformación a la tensión de la estructura conduce a su transformación en la estructura especificada como estructura nanomodal de laminillas de alta resistencia a través del fortalecimiento nanofase dinámica que da como resultado características de alta resistencia Tabla 10 Resumen de los resultados de la prueba de tensión para placas coladas después del ciclo de HIP y tratamiento térmico Ejemplos comparativos Ejemplo de caso Comparación de las propiedades de tensión con los grados de acero existentes Las propiedades de tensión de la aleación seleccionada se compararon con las propiedades de tensión de los grados de acero Las aleaciones seleccionadas y los parámetros de tratamiento correspondientes se enumeran en la tabla 11 curvas de esfuerzo a la se comparan con las de aceros de fase doble existentes aceros de fase compleja aceros de plasticidad inducida por transformación y aceros martensiticos Un acero de fase doble se puede entender como un tipo de acero que consiste en una matriz ferritica que contiene segundas fases martensiticas duras en forma de un acero de fase compleja se puede entender como un tipo de acero que consiste de una matriz que consiste en ferrita y bainita que contiene pequeñas cantidades de austenita retenida y un acero de plasticidad inducida por transformación se puede entender como un tipo de acero que consiste de austenita incrustada en una matriz de ferrita que contiene adicionalmente segundas fases bainitica y martensítica duras y un acero martensitico se puede entender como un tipo de acero que consiste en una matriz martensítica que puede contener pequeñas cantidades de ferrita Como se puede las aleaciones reivindicadas en esta descripción tienen propiedades superiores en comparación con los grados de acero de alta resistencia avanzados existentes Tabla 11 Etiquetas e identidad de curvas de tensión representativas seleccionadas Ejemplo de caso Desarrollo de estructura en la aleación de clase 2 De conformidad con las estequiometrias de aleación en la tabla la aleación 51 se pesó usando cargas elementales de alta Cabe señalar que la aleación 51 ha demostrado comportamiento de clase 2 con alta ductilidad a la tensión a alta Las cargas resultantes se fundieron por arco en varios lingotes de treinta y cinco gramos y se voltearon y se volvieron a fundir varias veces para asegurar la Los lingotes resultantes después se volvieron a fundir y se colaron en 3 placas bajo condiciones de procesamiento idénticas con dimensiones nominales de 65 rara por 75 por m de Dos de las placas después fueron sometidas a HIP a durante 1 Una de las placas sometidas a HIP fue posteriormente tratada con calor a durante 1 hora con enfriamiento por aire a temperatura Las placas en los estados HIP y con calor después se cortaron usando electroerosión con hilo para producir muestras para varios incluyendo prueba de microscopía microscopía y difracción de rayos Las muestras que fueron cortadas de las placas de aleación 51 fueron pulidas por metalografía en etapas hasta grano de para garantizar muestras lisas para análisis de microscopía electrónica de barrido SEM se realizó usando un Zeiss modelo con el voltaje de operación máximo de 30 Micrografías de retrodispersión de electrones con SEM de ejemplo de la muestra de placa de aleación 51 en las condiciones tal como se HIP y con calor se muestran en la figura La placa de aleación 51 tiene una estructura modal en estado colado en donde granos dendríticos de matriz de tamaño de mieras son separados por estructura fina Después de ciclo de las dendritas desaparecieron por completo con precipitados finos distribuidos homogéneamente en el volumen de la de tal manera que los limites de grano de la matriz no se pueden identificar fácilmente Características estructurales de tipo laminilla similares también se pueden observar en la Una estructura similar se detectó por SEM en la muestra después del tratamiento térmico mientras que las características estructurales de la matriz se vuelven menos Detalles adicionales de la estructura de la placa de aleación 51 se revelaron usando difracción de rayos La difracción de rayos X se realizó usando un difractómetro Panalytical MPD con un tubo de rayos X de Cu Ka y operado a 45 kV con una corriente de filamento de 40 Los barridos se ejecutaron con un tamaño de escalón de y de a de con silicio incorporado para ajustar para desplazamiento de ángulo cero del Los barridos resultantes se analizaron posteriormente mediante análisis de Rietveld usando software En las figuras 14 a los barridos de difracción de rayos X se muestran incluyendo el patrón y el patrón refinado de Rietveld para placas de aleación 51 en las condiciones tal como se HIP y con Como se puede un buen ajuste de los datos experimentales se obtuvo en todos los El análisis de los patrones de rayos incluyendo fases específicas sus grupos de espacio y los parámetros de se muestra en la tabla Cabe notar que en los cristales de múltiples componentes los átomos no están a menudo situados en los puntos de la cada punto de la red no se correlacionará necesariamente con un solo sino más bien con un grupo de La teoría de grupos de por lo tanto se expande sobre la relación de simetría en una celda unitaria y relaciona todas las posibles combinaciones de átomos en el entonces hay un total de 230 grupos espaciales diferentes que están hechos de los 32 grupos de puntos cristalográficos con las 14 redes de con cada red de Bravais perteneciendo a uno de los 7 sistemas de Los 230 grupos de espacio únicos describen todas las posibles simetrías de cristal derivadas de arreglos periódicas de átomos en el espacio con el número total derivado de varias combinaciones de operaciones de simetría incluyendo diversas combinaciones de operaciones de simetría de translación en la celda incluyendo las operaciones de centrado de eje de tornillo y plano de Para estructuras de cristales hay un total de 27 grupos de espacio hexagonales que son identificados por números de grupo de espacio a En la placa tal como se se identificaron dos cúbico y una fase mixta boruro de metal de transición compleja con la estequiometria de Cabe notar que los parámetros de red de las fases identificadas son diferentes que la encontrada para las fases lo que indica claramente la disolución de los elementos de Por presentarla parámetros de red iguales a a y la fase pura de Fe2Bi presentaría parámetros de red iguales a a Á y C Cabe notar que con base en el cambio significativo en los parámetros de red en la fase de M2B es probable que el silicio también se disuelva en esta estructura por lo que no es una fase de boruro como se puede ver en la tabla aunque las fases no parámetros de red cambian como una función de la condición de la placa con lo que indica que la redistribución de los elementos de aleación que está Como se puede ver en la tabla después de la exposición a HIP durante 1 hora a 15 tres fases se encuentran que son una fase fase de y Cabe notar que se cree que se forma a partir de la fase de Cabe notar también que los parámetros de red de las fases de y son lo que indica que la elemental se está Como se puede ver en la tabla después del tratamiento térmico a durante 1 cuatro fases están presentes que son fase de y dos fases hexagonales recientemente Cabe notar que no se encuentra en la muestra después del tratamiento lo que indica que esta fase fue transformada en las fases recién La fase de M2BI está todavía presente en el barrido de difracción de rayos pero sus parámetros de red han cambiado de manera significativa lo que indica que la difusión atómica se ha producido a temperatura Una nueva fase hexagonal identificada es representativa de una clase bipiramidal ditrigonal y tiene un grupo de espacio P6bar2C hexagonal y la otra fase hexagonal recientemente identificada es representativa de una clase piramidal y tiene un grupo de espacio P63mc hexagonal Se teoriza sobre la base del tamaño de la celda unitaria de cristal pequeño que la fase bipiramidal ditrigonal es probablemente una fase basado en silicio posiblemente una fase de previamente desconocida que puede ser estabilizada por la presencia de los elementos de aleación adicionales en la También cabe notar que con base en la relación de las intensidades parece ser que la piramidal dihexagonal puede estar formándose con las relaciones de orientación específicas ya que la intensidad difractada de los planos es mucho mayor de lo esperado y la intensidad difractada a partir de y es mucho Con base en la relación de intensidades parece ser que una de las principales diferencias del tratamiento térmico es la creación de una gran cantidad más de la fase hexagonal bipiramidal Tabla 12 Análisis de Fase de Rietveld de la placa de aleación 51 Para examinar las características estructurales de las placas de aleación 51 en más se utilizó microscopía electrónica de transmisión de alta Para preparar las muestras de los especímenes se cortaron de placas tal como se sometidas a y sometidas a con y después se esmerilaron y se pulieron a un espesor de 30 40 Discos de 3 de diámetro fueron entonces troquelados de estas muestras delgadas y después finalmente fueron adelgazados por electropulimentado de chorros dobles para la observación en El examen de la microestructura se llevó a cabo en un microscopio electrónico de transmisión analítico JEOL HR operado a 200 En la figura se muestran micrografías en TEM de la microestructura de la placa de aleación 51 en los estados y con En la muestra de aleación 51 la estructura dendrítica se forma como fue revelado por SEM Los brazos de las dendritas que constituyen los granos de la aunque las regiones intergranulares contienen fases de precipitado que forman una estructura como se muestra en la figura Estos precipitados son de menos de 1 y muestran la estructura de falla que es la característica de fase de boruro de como también es confirmado por estudios de difracción de Después de que el proceso de la estructura dendrítica no se observó en la muestra y precipitados de M2B más grandes hasta 2 en tamaño se distribuyen de manera uniforme en el volumen de la muestra como se muestra mediante SEM y TEM en la figura 13b y la figura Estas fases de M2B contienen principalmente Fe y algo de Mn relación atómica de es de pero baja en Ni y como se sugiere en estudios de En las muestras sometidas a la matriz muestra microestructura recocida en la que se pueden ver granos con pocos Al mismo el refinamiento de nanofase estática tiene lugar en la en particular cerca de la fase de como se muestra en la figura Después de ciclo de tratamiento refinamiento de nanofase estática continúa a un nivel superior en donde los granos más refinados en tamaño de nm se formaron como se muestra en la figura mientras que la fase de boruro de M2B fase no muestra ningún cambio significativo en precipitados de nanoescala adicionales fueron encontrados por TEM en aleación 51 después del tratamiento Precipitados principalmente nm de se formaron en el grano de la Estos precipitados de nanoescala son probablemente las nuevas fases hexagonales detectadas por análisis de rayos x que se forman durante el proceso de tratamiento Debido a su tamaño extremadamente los nanoprecipitados son resueltos mejor por TEM en lugares donde la el refinamiento de nanofase estática y defectos estructurales no interfieren seriamente con el haz de En otras en lugares donde el refinamiento de nanofase estática es a pesar de su los pueden ser anulados por los granos refinados y sus En comparación con la fase de boruro formada en la estructura modal los son mucho más pero también son distribuidos homogéneamente en el grabo de la matriz favorablemente para la fijación por dislocación que proveerla endurecimiento por deformación Ejemplo de caso Desarrollo de estructura en aleación de clase 3 De conformidad con las estequiometrias de aleación en la tabla la aleación 6 que representa la aleación de clase 3 se pesó usando cargas elementales de alta Cabe señalar que la aleación 6 ha demostrado comportamiento de clase 3 con características de muy alta Las cargas resultantes se fundieron por arco en 4 lingotes de treinta y cinco gramos y se voltearon y se volvieron a fundir varias veces para asegurar la Los lingotes resultantes después se volvieron a fundir y se colaron en 3 placas bajo condiciones de procesamiento idénticas con dimensiones nominales de 65 por 75 mm por m de Dos de las placas después fueron sometidas a HIP a durante 1 Una de las placas sometidas a HIP fue posteriormente tratada con calor a durante 1 hora con enfriamiento lento a temperatura ambiente total de 670 Las placas en los estados HIP y con calor después se cortaron usando electroerosión con hilo para producir muestras para varios incluyendo prueba de microscopía microscopía y difracción de rayos Las muestras que fueron cortadas de las placas de aleación 6 fueron pulidas por metalografía en etapas hasta grano de para garantizar muestras lisas para análisis de microscopía electrónica de barrido SEM se realizó usando un Zeiss modelo con el voltaje de operación máximo de 30 kV fabricado por Cari Zeiss SMT Micrografías de retrodispersión de SEM de ejemplo de la microestructura de placa en las condiciones tal como se HIP y con calor se muestran en la figura 18 a la figura Similar a la aleación de clase en la muestra de colada de aleación de clase la microestructura contiene dos componentes es los granos de dendritas de la matriz y un área como es marcado por y B en la figura Algunos de los brazos dendríticos forman granos de la matriz mientras que otros permanecen como una parte de la configuración de la La mayoría de los granos de la matriz están en el intervalo de 5 10 El componente intergranular que rodea a los granos de la matriz aparece en forma irregular y forma una estructura de red El examen cercano muestra que la región de fase intergranular se compone de precipitados muy finos que pueden ser revelados por La estructura modal se formó en la solidificación de la La figura 19 muestra la imagen en SEM de retrodispersión de la placa de aleación de 6 después someterse a Como se la microestructura de la muestra sometida a HIP cambió drásticamente de aquella en la placa tal como se La estructura dendrítica se homogeneiza durante el ciclo de Como los granos de la matriz dendrítica desaparecen y los precipitados se distribuyen homogéneamente en la placa sometida a El tamaño de los precipitados varía de 50 nm a y se cree que son fases de boruro Más detalles estructurales fueron revelados en los estudios de TEM descritos más Después del tratamiento los precipitados de boruro pero la matriz ilustra un gran cambio como se muestra en la figura 20 que muestra la imagen en SEM de retrodispersión de la muestra de la placa después del ciclo de HIP y el tratamiento Aunque los precipitados grandes formados en HIP retienen el tamaño y geometría se forman un gran número de precipitados una microestructura única se puede encontrar en la matriz que muestra laminillas En la figura se muestra una imagen en SEM de retrodispersión de una mustra de aleación 6 químicamente Las laminillas alternas son muy claras y los dos tipos de fases están a menos de 1 pm de Las laminillas parecen preferir una orientación especifica en zonas pero son aleatorias sobre toda la superficie de la Por lo una formación de la estructura nanomodal de laminillas ocurrió en aleación 6 después del tratamiento térmico mecánico de la placa colada que simulan la producción de lámina en colado con rodillos dobles o producción colado de placa Detalles adicionales de la estructura de la placa de la aleación se revelan usando difracción de rayos La difracción de rayos X se realizó usando un difractómetro Panalytical MPD con un tubo de rayos X de Cu Ka y operado a 45 kV con una corriente de filamento de 40 Los barridos se ejecutaron con un tamaño de escalón de y de a de con el silicio incorporado para ajustar desplazamiento de ángulo cero del Los barridos resultantes se analizaron posteriormente mediante análisis de Rietveld usando software En la figura 22 a la figura los barridos de difracción de rayos X se muestran incluyendo el patrón y el patrón refinado de Rietveld para placas de aleación 6 en las condiciones tal como se HIP y con Como se puede un buen ajuste de los datos experimentales se obtuvo en todos los El análisis de los patrones de rayos incluyendo fases especificas sus grupos de espacio y los parámetros de se muestra en la tabla Tabla 13 Análisis de fase de Rietveld de placa de aleación 6 En la placa tal como se coló y la placa sometida a HIP durante se identificaron dos una cúbica y una fase mixta boruro de metal de transición compleja con la estequiometría de Cabe notar que los parámetros de red de las fases identificadas son diferentes que la que se encuentra para las fases lo que indica claramente la disolución de los elementos de Por presentaría un parámetro de red igual a a y la fase pura de Fe2Bi presentaría parámetros de red iguales a a 099 y C Esto es consistente con los estudios de SEM que no mostraron nuevas fases presentes sino homogeneización de la Después del tratamiento térmico lento a hasta temperatura ambiente total de 670 como se puede ver en la tabla las fases de y están todas presentes aunque los parámetros de red cambian indicando la difusión y la redistribución de los elementos de una fase pura ya que presenta un parámetro de red de a que es ligeramente más grande que el de una fase pura a y una fase hexagonal recientemente identificada es representativa de una clase piramidal dihexagonal y tiene una forma un grupo de espacio P63mc hexagonal se encuentran en el patrón de difracción de La presencia de estas nuevas fases es consistente con los nuevos precipitados que se encuentran en los estudios de SEM y contribuye a la formación de la estructura de matriz de Para examinar los detalles estructurales de las placas de aleación 6 en más se usó microscopía electrónica de transmisión de alta Para preparar muestras de las muestras se cortaron de placas sometidas a y sometidas a con y después se esmerilaron y se pulieron a un espesor de 30 40 Discos de 3 de diámetro fueron entonces troquelados de estas muestras y el adelgazamiento final se realizó por electropulimentado de chorros dobles usando HNO al en solución de Los especímenes preparados se examinaron en un microscopio electrónico de transmisión analítico JEOL HR operado a 200 El análisis de TEM se llevó a cabo tanto en la región intergranular como en los granos de la Como se muestra en la figura la región intergranular a la región B en la figura contiene precipitados finos con tamaño de unas pocas formando una continua alrededor de los granos de la matriz en la muestra colada lo que confirma la formación de la estructura modal observada previamente en TEM detallada en la figura 25b muestra que los precipitados presentan geometría El tamaño de los precipitados es sobre todo de menos de 500 y los precipitados irregulares parecen estar incrustados en la La figura 25c muestra la microestructura de los granos de la Aunque los granos de la matriz despliegan contraste uniforme en el análisis TEM revela la estructura de malla alineada a lo largo de una dirección específica y las mallas orientadas están compuestas de más fina que parece tener carácter En la aleación de la estructura de fase de malla modal formada directamente en la solidificación dentro de grandes dendritas que se relacionan con la etapa 1 de la producción por rodillos dobles o de colado de placa La figura 26 ilustra las de TEM de la muestra de aleación después del ciclo de HIP a durante 1 De acuerdo con el análisis de SEM en la figura TEM revela que la estructura dendritica en la muestra colada se homogeneiza durante el ciclo de Como la región intergranular y los granos de la matriz dendriticas no se detectan en la En lugar de se forman precipitados de forma como se muestra en la figura El tamaño de los precipitados varia de 50 nm a la estructura de malla se encontró en la Las mallas alargadas están alineadas en una dirección especifica a nivel pero aparecen al azar en La figura 26b ilustra la estructura detallada de la región de estructura de malla alrededor de un El examen cercano muestra que las mallas se componen de bloques más muchos de los cuales son de varios cientos de La figura 26c es la imagen de campo oscuro de la zona que se muestra en la figura Se puede observar que las áreas brillantes que representan los granos están en el intervalo de 100 nm a 500 nm en aunque la geometría del grano es La estructura de fase de malla modal en la aleación 6 se mantuvo estable a través del ciclo de HIP con homogeneización adicional a través del Durante el tratamiento los precipitados de boruro crecen pero la estructura de malla en la matriz experimenta grandes La figura 27 muestra las imágenes de TEM de la muestra después de HIP y el tratamiento Con excepción de los precipitados heredados de la microestructura sometida a se forma una estructura única que consiste de laminillas Las laminillas brillantes corresponden a la fase de gris en la figura y las laminillas oscuras corresponden a la fase de blanco en la figura 21 con base en los datos de La anchura de laminillas es menor que 500 En figura el contraste entre las laminillas brillantes y las laminillas oscuras es debido a su diferencia de La formación de estructura nanomodal de laminillas en la aleación 6 es claramente evidente después del tratamiento térmico Ejemplo de caso Propiedades de tensión y cambios estructurales de la aleación de clase 2 Las propiedades de tensión de la placa de acero producida en esta solicitud serán sensibles a la estructura especifica y las condiciones especificas de procesamiento que experimenta la En la figura las propiedades de tensión de la placa de aleación 51 que representa un acero de clase 2 se muestran en las condiciones tal como se HIP durante 1 y con calor durante 1 durante 1 horas con refrigeración por Como se puede la placa tal como se coló muestra comportamiento frágil mientras que las muestras sometidas a HIP y con calor demostraron una alta resistencia a alta Esta mejora en las propiedades se puede atribuir tanto a la reducción de macrodefectos en las placas sometidas a HIP como a cambios microestructurales que ocurren en las estructuras modales de la placa sometida a HIP o sometida a con calor como se describió anteriormente en el ejemplo de caso durante la aplicación de un esfuerzo durante la prueba de tensión se mostrarán los cambios estructurales que ocurren conduciendo a la formación de estructura nanomodal de alta Las muestras que fueron cortadas de la sección de calibración de tensión y la sección de sujeción de la aleación de 51 fueron pulidas metalográficamente en etapas hasta grano de para garantizar muestras lisas para análisis de microscopía electrónica de barrido SEM se realizó usando un Zeiss modelo con voltaje de operación máximo de 30 fabricado por Cari Zeiss SMT Micrografías de retrodispersión de SEM de ejemplo de la sección de calibración de tensión y la sección de sujeción se muestran en la figura La fase de boruro se mantuvo el tamaño y la distribución similares antes y después de la deformación por mientras que la deformación es llevada a cabo principalmente por la Aunque un gran cambio de la tal como la formación de la fase nueva sucedió en la los detalles no pueden ser resueltos por SEM para ese Para la placa de aleación 51 sometida a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 hora con enfriamiento por detalles estructurales adicionales se obtuvieron mediante el uso de difracción de rayos X que se ha hecho tanto en las muestras de placa no deformadas como en las secciones de calibración de los especímenes de tensión La difracción de rayos X se llevó a cabo específicamente usando un difractómetro PANalytical MPD con un tubo de rayos X de Cu y operado a 45 kV con una corriente de filamento de 40 Los barridos se ejecutaron con un tamaño de escalón de y de a de con el silicio incorporado para ajustar desplazamiento de ángulo cero del En la figura los patrones de difracciones de rayos X se muestran para la placa de aleación 51 sometida a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 hora con enfriamiento de aire tanto en la condición de placa no deformada y la sección de calibración del espécimen de tensión probado cortado de la Como se puede ver hay cambios estructurales significativos que ocurren durante la deformación con la formación de nuevas como se indica por nuevos picos en el patrón de rayos Los cambios de pico indican que la redistribución de los elementos de aleación se está produciendo entre las fases presentes en ambas El patrón de rayos X para el espécimen probado para tensión de aleación 51 deformado a HIP a durante 1 hora y tratado con calor a durante 1 hora con enfriamiento por fue posteriormente analizado mediante análisis de Rietveld usando software Como se muestra en la figura se encontró que concordaban bien los patrones medidos y En la tabla las fases identificadas en placa no deformada de aleación 51 y en una sección de calibración de especímenes de tensión se Como se puede la fase hexagonal bipiramidal ditrigonal y y fases hexagonales bipiramidales dihexagonales se encuentran en la placa antes y después de la prueba a la aunque el cambio de parámetros de red indica que la cantidad de elementos de soluto disueltos en estas fases Como se muestra en la tabla después de la se ha creado una nueva fase que es una fase cúbica centrada en la cara nominalmente con la estequiometría con base en las relaciones de parece ser que la cantidad total de las fases especialmente la fase de bipiramidal ditrigonal ha aumentado significativamente durante la El análisis de Rietveld de la placa no deformada y espécimen probado para tensión indica que la fracción en volumen del contenido de fase de M2B aumenta de acuerdo con los cambios de intensidad Esto indicaría que las transformaciones de fase son inducidas por redistribución de elementos bajo el esfuerzo Tabla 14 Análisis de fase de Rietveld de placa de aleación antes y después de las pruebas de tensión Para examinar los cambios estructurales de las placas de aleación 51 inducidos por la deformación a la se utilizó microscopía electrónica de transmisión de alta Para preparar las muestras de se cortaron de la sección de calibración de los especímenes probados para tensión y se pulieron a un espesor de a Discos fueron troquelados a partir de estas muestras delgadas fueron adelgazados por electropulimentado de chorros dobles para la observación en Estos especímenes se examinaron en un microscopio electrónico de transmisión analítico JEOL HR operado a 200 En la figura se muestra la microestructura de la sección de calibración de la placa de aleación 51 en condiciones HIP antes y después de la deformación a la En la muestra no los granos refinados se pueden encontrar como resultado de refinamiento de fase estática durante HIP y el tratamiento figura Después de que la prueba de el refinamiento de grano se produjo a través de la transformación de fase inducida por a el mecanismo de fortalecimiento de nanofase Los granos refinados son típicamente de 100 300 en Al mismo se encuentran dislocaciones para contribuir en gran medida al endurecimiento por Como se muestra en la figura en la muestra después de ser sometida a HIP y tratamiento los granos de la matriz son relativamente libre de dislocaciones debido al efecto de recocido a alta Sin un número de precipitados se forman en granos de la matriz durante el tratamiento Estos precipitados son extremadamente sobre todo de 10 nm en y distribuidos homogéneamente en la Después de la prueba de se observó una alta densidad de dislocaciones que fueron fijadas por los precipitados en los granos de la figura aparecen precipitados más finos formación de nanofase dentro de los granos de la matriz después de la prueba de y proveen sitios adicionales para la fijación de la dislocación durante las como se muestra en la figura Teniendo en cuenta el alto esfuerzo local en la región intergranular donde una extensa deformación puede tener las nuevas fases hexagonales se forman en los granos refinados y los Los precipitados muy finos observados por TEM incluirían las nuevas fases hexagonales producidas por tratamiento térmico y por la identificadas por difracción de rayos X la sección Debido al efecto dé fijación por los los granos de la matriz se refinan a un nivel más alto gracias a la acumulación de dislocación que aumenta la desorientación de red de grano durante la deformación a la Aunque la formación de la fase de nanoescala inducida por deformación puede contribuir al endurecimiento de la placa de aleación el trabajo de endurecimiento de la aleación 51 se ve fortalecido por mecanismos basados en dislocación incluyendo fijación de dislocación por Como se la placa de aleación 51 ha demostrado estructura modal de la estructura en estado colado Alta resistencia con alta ductilidad en este material después del ciclo de HIP que provee el refinamiento de nanofase estática y la formación de la estructura nanomodal en el material antes de la El comportamiento de endurecimiento por deformación de la aleación 51 durante la deformación a la tensión también es contribuido por el refinamiento del grano correspondiente al refinamiento de nanofase dinámica del mecanismo con la consiguiente creación de la estructura nanomodal de alta resistencia El endurecimiento adicional puede producirse por el mecanismo de fijación de dislocación en los granos de reciente La placa de la aleación 51 es un ejemplo de acero de clase 2 con formación de estructura nanomodal de alta resistencia que conduce a alta ductilidad a alta Ejemplo de caso Propiedades de tensión y cambios estructurales aleación de clase 3 Las propiedades de tensión de la placa de acero producida en esta solicitud serán sensibles a la estructura especifica y las condiciones especificas de procesamiento que experimenta la En la figura las propiedades de tensión de la placa de aleación 6 que representa un acero de clase 3 se muestran en las condiciones tal como se HIP durante 1 y HIP durante 1 con calor a con enfriamiento lento a temperatura ambiente con un tiempo total de 670 Como se puede la placa tal como se coló muestra la fuerza y la ductilidad más bajas figura La alta resistencia lograda en la aleación después del ciclo de HIP figura y el tratamiento térmico adicional conduce a un aumento significativo de la ductilidad figura Estos cambios de propiedad se pueden atribuir tanto a la reducción de macrodefectos en las placas sometidas a como a los cambios microestructurales que ocurren en la estructura de fase de malla modal creados en esta aleación al solidificarse durante el ciclo de HIP y tratamientos térmicos adicionales hacia la formación de la estructura nanomodal de laminillas durante la aplicación de un esfuerzo durante la prueba de tensión se producen cambios estructurales como se muestra a Para la placa de aleación de 6 sometida a HIP a durante 1 detalles estructurales adicionales se obtuvieron mediante el uso de difracción de rayos X que se hizo tanto en las muestras de placa no deformadas como en las secciones de calibre de los especímenes de tensión La difracción de rayos X se llevó a cabo específicamente usando un difractómetro Panalytical MPD con un tubo de rayos X de Cu y operado a 45 kV con una corriente de filamento de 40 Los barridos se ejecutaron con un tamaño de escalón de y de a de con silicio incorporado para ajustar para desplazamiento de ángulo cero del En la figura los patrones de difracción de rayos X se muestran para la placa de la aleación 6 sometida a HIP a durante 1 tanto en la condición de placa no deformada como en la sección de calibración de los especímenes probados para tensión cortados de la Como se puede ver hay cambios estructurales significativos que ocurren durante la deformación con la formación de nuevas como se indica por nuevos picos en el patrón de rayos cambios de pico indicaron que la redistribución de los elementos de aleación se está produciendo entre las fases presentes en ambas El patrón de rayos X para el espécimen probado para tensión de aleación 6 deformados a HIP durante 1 fue analizado posteriormente mediante el análisis de Rietveld usando software Como se muestra en la figura un primer arreglo fue encontrado entre los parones medidos y En la tabla las fases identificadas en la placa de la aleación 6 no deformada y en una sección de calibración de especímenes de tensión se Como se puede las fases y existen en la placa antes y después de la prueba a la aunque los parámetros de red lo que indica que la cantidad de elementos de soluto disueltos en estas fases la fase existente en la placa de la aleación 6 no deformada ya no existe en la sección de calibración de espécimen probado para lo que indican que tuvo lugar una transformación de Como se muestra en la tabla después de la se han identificado dos nuevas fases hexagonales hasta ahora Una fase hexagonal es representativa de una clase dipiramidal ditrigonal y tiene un grupo de espacio P6bar2C hexagonal y el patrón de difracción calculado con los planos de difracción listados se muestra en la figura Se teoriza con base en el tamaño de celda unitaria de cristal pequeño que esta fase es probablemente una fase basada en silicio posiblemente una fase de previamente La otra fase hexagonal recientemente identificada es representativa de una clase piramidal dihexagonal y tiene un grupo de espacio P63mc hexagonal y el patrón de difracción calculado con los planos de difracción enumerados se muestra en la figura Cabe notar que por lo menos una fase desconocida adicional es sin embargo identificada y tiene principal a y posiblemente Tabla 15 Análisis de fase de Rietveld de placa de aleación 6 antes y después de la prueba de tensión Para centrarse en los cambios estructurales que ocurren durante la prueba de la placa de aleación de 6 sometida a a durante y tratada con calor a durante 60 minutos con enfriamiento lento en horno se examinó por Especímenes de TEM se prepararon a partir de la placa sometida a HIP y tratada de calor de placas tanto en el estado no deformado como después de la prueba a la tensión para Los especímenes de TEM se hicieron de la placa primero por y luego pulimentado Los especímenes de TEM de muestras de especímenes de tensión deformados se cortaron directamente desde la sección de calibración y luego se prepararon de una manera análoga a los especímenes de placa no Estos especímenes se examinaron en un microscopio electrónico de transmisión analítico JEOL 2100 HR operado a 200 La figura 39 ilustra las micrografías de TEM de microestructura de aleación 6 antes y después de la prueba de Las muestras fueron sometidas a ciclo de HIP a durante 1 hora y tratamiento térmico a con enfriamiento lento en Antes de la las bandas alternas de estructura nanomodal de laminillas son muy claras y en contraste y el área de banda brillante es con muy pocos defectos Después de la prueba de defectos como dislocaciones se pueden y algunos precipitados finos observados en la zona brillante Los cambios también ocurrieron en las láminas oscuras y precipitados muy pequeños se pueden encontrar en estas laminillas La placa de aleación 6 es un ejemplo de acero clase 3 con alta formación de estructura nanomodal de laminillas de resistencia que conduce a características de muy alta Ejemplo de caso Efecto de la aleación sobre el comportamiento mecánico de las aleaciones El uso de elementos de alta materiales de abastecimiento de aleación de 35 g de la aleación 17 y la aleación 27 se pesaron a cabo de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla La única diferencia entre estas dos aleaciones es que de Ni en la aleación 17 es sustituida por en la aleación El material de abastecimiento fue entonces colocado en la solera de cobre de un sistema de arco de El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y se volvieron a fundir para asegurar la Los lingotes resultantes fueron después fueron colocados en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y después fueron expulsados a un troquel diseñado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de Las placas resultantes de la aleación 17 y la aleación 27 se sometieron a un ciclo de C durante 1 usando una máquina americana de prensado isotáctico Modelo 645 con un horno de olibdeno con el tamaño de la cámara del horno de cm de diámetro por cm de altura Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expusieron a una presión isostática de MPa durante 1 Después de ciclo de las placas se trataron con calor a durante 1 hr con enfriamiento por Los especímenes de tensión fueron cortados de las placas La prueba de tensión se realiza en un marco de de prueba mecánica Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en movimiento con la celda de carga unida al accesorio de la parte Curvas representativas para ambas aleaciones se muestran en la figura Como se puede la respuesta mecánica de la aleación 17 se cambió drásticamente en un caso de sustitución de Ni por Mn en la aleación 27 que conduce a la transición del comportamiento de clase 3 a clase Dicho cambio en la respuesta mecánica relacionada con una diferencia en la formación estructural en las aleaciones en colado y antes de la deformación se ve afectada por la presencia de Las muestras de ambas aleaciones después de la prueba de tensión se examinaron por Se cortaron muestras de la sección de calibración y luego se pulieron metalográficamente en etapas de grano de hasta para garantizar muestras lisas para el análisis de microscopía electrónica de barrido El SEM se realizó utilizando un Zeiss modelo con el voltaje de operación máximo de 30 kV fabricado por Cari Zeiss SMT Imágenes de retrodispersión con SEM de la microestructura de la muestra se muestran en la figura 41 y la para la aleación 17 y la aleación En la muestra de aleación la fase oscura de fijación de boruro su mayoría de se distribuye homogéneamente en la matriz Aparte de la fase de la microestructura sutil en la matriz apenas puede ver con En la muestra de la aleación 27 que contiene la fase de boruro tiene el tamaño similar al de la aleación 17 y también se distribuye homogéneamente en la matriz Sin las características estructurales obvias se pueden ver en la matriz de aleación 27 que no se ven en la matriz de la aleación La formación de estructura diferente en la aleación 27 como resultado de la sustitución de Ni Mn conduce a un cambio del comportamiento mecánico de la clase 3 al de la clase 2 de la aleación con amplio proceso de transformación de fase tras la Ejemplo de caso Aleaciones de acero no inoxidable con comportamiento de transición De conformidad con las estequiometrías de aleación de la tabla la aleación aleación 5 y aleación 52 se pesaron de cargas elementales de alta Las cargas resultantes se funden en arco en 4 lingotes de treinta y cinco gramos y se voltean y se vuelven a fundir varias veces para asegurar la Los lingotes resultantes fueron luego fundidos de nuevo y colados en 2 placas para cada aleación en condiciones de procesamiento idénticas con dimensiones nominales de 65 m por 75 mm por m de Las placas resultantes se sometieron a ciclo de HIP con tratamiento térmico El ciclo de HIP y el tratamiento térmico correspondientes para cada aleación se enumeran en la tabla En un caso de enfriamiento en aire los especímenes se mantuvieron a la temperatura objetivo durante un período de tiempo se removieron del horno y se enfriaron en En un caso de un enfriamiento los especímenes se calentaron a la temperatura objetivo y después se enfriaron con el horno a una velocidad de de Tabla 16 Parámetros de ciclo de HIP y tratamiento térmico Se cortaron especímenes de cada placa que se probaron para tensión en un marco de prueba mecánica de Instron Las curvas de esfuerzo a la deformación de la aleación aleación 5 y aleación 52 después de recocido diferente se muestran en la figura 43 a través de la figura Como se puede todas las tres aleaciones ilustran un comportamiento de clase 2 en un caso de tratamiento térmico con enfriamiento lento hasta temperatura ambiente b en la figura 43 a la figura mientras que la placa de las mismas aleaciones después del tratamiento térmico con enfriamiento por aire hasta temperatura ambiente muestra un comportamiento de clase 3 a en la figura 43 a la figura Estos resultados demuestran que la clase de comportamiento en nuevas aleaciones de acero no inoxidable depende no sólo de la química de la sino también de la historia de tratamiento térmico Ejemplo de caso módulo elástico de aleaciones seleccionadas Usando especímenes de tensión modificados con zona de agarre se midió el módulo de elasticidad para la aleación seleccionada listada en la tabla 17 en condiciones El módulo elástico en la tabla 17 se reporta como Un valor promedio de 5 mediciones Como se puede los valores de módulo varían en un intervalo de 192 a 201 dependiendo de la química de las aleaciones y el tratamiento térmico Tabla 17 Módulo elástico de las aleaciones seleccionadas Ejemplo de caso Comportamiento de endurecimiento por deformación en la aleación de clase Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 51 que representa acero de clase 2 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de Las placas resultantes fueron sometidas a ciclo de HIP de durante 1 hora usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo y se expusieron a presión del gas durante un tiempo Se cortaron especímenes de las placas de la aleación seleccionada que se recocieron a durante 1 hora con enfriamiento por Los especímenes recocidos se probaron para tensión en un marco de prueba mecánica de Instron con los valores de coeficiente de endurecimiento por deformación de registro como una función del deformación durante la prueba utilizando el software de control y análisis Bluehill de Los resultados se resumen en la figura en donde los valores del coeficiente de endurecimiento por deformación se grafican versus la deformación plástica correspondiente como un porcentaje de alargamiento total de la Como se puede la aleación demostró endurecimiento por deformación muy alto en el valor de alargamiento de aproximadamente con valores del coeficiente de endurecimiento por deformación posteriores disminuyendo hasta falla del Esta muestra de la placa tiene una combinación de alta ductilidad y representa aceros de clase La transformación de fase bajo deformación en las aleaciones de clase 2 es un proceso continuo que contribuye al proceso de Esta transformación de fase se especifica como fortalecimiento de nanofase dinámica que conduce a la formación de estructura nanomodal de alta Por lo un exponente de endurecimiento por deformación se determinó para la aleación en un intervalo de deformación de a que se cree que corresponde a la deformación de una estructura nanomodal de alta resistencia su mayoría nueva con un alto valor de exponente de endurecimiento por Ejemplo de caso Comportamiento de endurecimiento por deformación en aleación de clase 3 Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 6 que representa acero de clase 3 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x con un espesor de Las placas resultantes fueron sometidas a ciclo de HIP de durante 1 hora usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de de diámetro por de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo y se expusieron a presión del gas durante un tiempo El recocido a durante 1 hora con enfriamiento lento se aplicó a las placas después de un ciclo de En un caso de un enfriamiento los especímenes se calentaron a la temperatura deseada y después se enfriaron con el horno a una velocidad de enfriamiento de Se cortaron especímenes de tensión de las placas de la aleación seleccionada que se recocieron a durante 1 hora con enfriamiento Los especímenes recocidos se probaron para tensión en un marco de prueba mecánica de Instron con los valores de coeficiente de endurecimiento por deformación de registro durante la prueba utilizando un software de control y análisis Bluehill de Una dependencia del coeficiente de endurecimiento por deformación de la deformación por tensión se ilustra en la figura Como se puede se midió un valor de n muy alta de alrededor de para la aleación al comienzo de la prueba inmediatamente después de la Este valor disminuye gradualmente a medida que la prueba avanza hasta la falla del sin un valor de n alto a la deformación inicial indica la capacidad de la aleación para la deformación uniforme y aleaciones para lograr ductilidad moderada en las aleaciones de resistencia Ejemplo de caso comportamiento de aleación de clase 2 en la deformación paulatina Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 51 que representa acero de clase 2 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x con un espesor de La placa resultante de la aleación 51 se sometió a ciclo de HIP a durante 1 hora usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por de La placa se calentó a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo y se expuso a presión del gas durante 1 hora antes de enfriar hasta temperatura ambiente mientras estaba en la Se cortaron especímenes de las placas que fueron recocidas a durante 1 hora con enfriamiento por La prueba de tensión paulatina se realizó en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en mientras que la celda de carga estaba unida al accesorio Cada ciclo de se realizó a deformación paulatina de aproximadamente Las curvas de resultantes se muestran en la figura Como se puede la aleación de clase 2 ha demostrado fortalecimiento en cada ciclo de confirmando fortalecimiento de nanofase dinámica en la aleación durante la deformación en cada El límite de elasticidad aumenta de 410 MPa en deformación inicial a más de 1400 MPa en la última Ejemplo de caso Comportamiento de aleación de clase 3 en deformación paulatina Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 6 que representa acero de clase 3 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de Las placas resultantes de la aleación fueron sometidas a ciclo de HIP a durante 1 hora usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de olibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo y se expusieron a presión del gas durante 1 hora antes de enfriar hasta temperatura ambiente mientras estaba en la Se cortaron especímenes de tensión de las placas de la aleación seleccionada que se recocieron a durante 1 hora con enfriamiento La prueba de tensión paulatina se realizó en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en mientras que la celda de carga estaba unida al accesorio Cada ciclo de se realizó a deformación paulatina de aproximadamente Las curvas de resultantes se muestran en la figura Como se puede la aleación 6 ha demostrado fortalecimiento en cada ciclo de confirmando fortalecimiento de nanofase dinámica en la aleación durante la deformación en cada Como resultado del fortalecimiento de nanofase el esfuerzo a la deformación de la aleación puede ser controlado en un amplio intervalo por el nivel de la deformación introducida que amplifica las áreas potenciales de aplicación práctica de los materiales de Ejemplo de caso Efecto de sobre el comportamiento mecánico de aleación de clase 2 Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 51 que representa acero de clase 2 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de La placa resultante de la aleación 51 se sometió a ciclo de HIP usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de La placa se calentó a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expuso a una presión isostática de durante 1 Se cortaron especímenes de las placas que fueron recocidas a durante 1 hora con enfriamiento por La prueba de tensión se realizó en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en mientras que la celda de carga estaba unida al accesorio espécimen de tensión se a con la posterior descarga y después se probó de nuevo para Las curvas de deformación resultantes se muestran en la figura Como se puede la placa de la aleación 51 después de la deformación ha demostrado ductilidad limitada pero de alta resistencia final de 1238 MPa y alto esfuerzo a la deformación de Estas características de alta resistencia son el resultado de fortalecimiento de nanofase dinámica en el espécimen en la deformación con formación de estructura nanomodal de alta Las imágenes de SEM de la microestructura en el espécimen antes y después de la a se muestran en la figura Antes de la la microestructura fue provista con fase de boruro M2B distribuida homogéneamente en la Como se puede la fase de boruro M2B es menor que de Después de un de la el tamaño y la distribución de fase de boruro M2B no muestran un cambio la fase de boruro de dura permanece en la ubicación independientemente de la El esfuerzo local en las proximidades de la fase de boruro induce la transformación de fase en la Aunque se desarrollan pequeñas grietas en algo de la fase de boruro la deformación se lleva a cabo principalmente por la matriz que es apoyada por el fortalecimiento de nanofase Ejemplo de caso Efecto de sobre el comportamiento mecánico de aleación de clase 3 Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 6 que representa acero de clase 3 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de La placa resultante de la aleación 6 se sometió a un ciclo de HIP C durante 1 usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expusieron a presión isostática de durante 1 Los especímenes de tensión fueron cortados de la placa La prueba de tensión se realizó en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en movimiento con la celda de carga unida al accesorio Un espécimen de la aleación después del ciclo de HIP a durante hora se probó para Otro espécimen de la misma placa fue hasta descargado y luego probado de nuevo para Las curvas de resultantes se muestran en la figura Como se puede la aleación 6 espécimen después de la ha demostrado un esfuerzo a la deformación mucho más alto en comparación con la muestra el espécimen no deformado que confirma el proceso de fortalecimiento de nanofase dinámica en la aleación tras la el comportamiento de endurecimiento deformación cambió drásticamente y representa las propiedades sobre la estructura nanomodal de laminillas de alta formada en la muestra en la Ejemplo de caso Efecto del recocido sobre la recuperación de propiedad en aleación de clase 2 Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 51 que representa acero de clase 2 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de La placa resultante de la aleación 51 se sometió a un ciclo de HIP usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expusieron a una presión isostática de durante 1 La prueba de tensión se realizó en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en movimiento con la celda de carga unida al accesorio Un espécimen de la aleación 51 después del ciclo de HIP a durante 1 hora se probó para Otro espécimen de la misma placa fue hasta recocido a durante 1 hora y después se probó de para Las curvas de resultantes se muestran en la figura Como se puede la placa de la aleación 51 después de la ación de recocido ha demostrado un comportamiento diferente en comparación con aquel sin recocido ejemplo de caso figura El recocido después de la conduce a la recuperación de la propiedad en la placa de la aleación 51 con respuesta mecánica similar a la de los especímenes sin Una imagen de SEM de la microestructura de la sección de calibración de los especímenes de tensión de la aleación 51 placa a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 hora con enfriamiento por probada para falla después de la a y recocido a durante 1 hora se muestra en la figura Excepto por el ligero crecimiento de la fase de boruro de la microestructura después del recocido es similar a éstos antes de y después de la pre deformación mostrada en la figura Sin las pequeñas grietas desarrolladas durante la mostradas en la figura 51b no se puede encontrar en la fase de boruro después del Esto sugiere que los cambios estructurales en la deformación parecen ser revertidos por el La microestructura invertida por recocido es soportada por el comportamiento a la tensión repetible mostrado en la figura Ejemplo de caso Efecto del recocido sobre la recuperación de propiedad en aleación de clase 3 Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 6 que representa acero de clase 3 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de La placa resultante de la aleación 6 se sometió a un ciclo de HIP usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expusieron a una presión isostática de durante 1 Los especímenes de tensión fueron cortados de la La prueba de tensión se realizó en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en y el accesorio superior en movimiento con la celda de carga unida al accesorio U espécimen de la aleación 6 después del ciclo de HIP a durante 1 hora se probó para Otro espécimen de la misma placa fue hasta recocido a durante 1 hora y después se probó de nuevo para Las curvas de resultantes se muestran en la figura Como se puede la placa de la aleación 6 después de la de recocido ha demostrado resistencia y ductilidad similares en comparación con el espécimen no Las imágenes de SEM de la microestructura de la sección de calibración de los especímenes de tensión de la placa de aleación 6 a HIP a durante 1 hora y tratada con calor a durante 1 hora con enfriamiento lento en probada para falla después de la pre deformación a y recocida a durante 1 hora se muestran en la figura Los cambios estructurales en la deformación ejemplo de caso parece ser reversible mediante recocido con la restauración de la propiedad en la aleación que sugiere que el fortalecimiento principal de la deformación es causado por fortalecimiento de dislocación en los granos de laminillas y no sólo por las Ejemplo de caso Alargamiento alto en aleación de clase 2 a partir de deformación cíclica Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 51 que representa acero de clase 2 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de RF y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de La placa resultante de la aleación 51 se sometió a un ciclo de HIP usando una máquina de prensa isotáctica americana modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de La placa se calentó a in hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expuso a una presión isostática de durante 1 Se cortaron especímenes de las placas que fueron recocidas a durante 1 hora con enfriamiento por La prueba de tensión se realizó en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en movimiento con la celda de carga unida al accesorio El espécimen de tensión se pre deformó a con el subsiguiente recocido a durante 1 A se deformó a de nuevo dos veces con la posterior descarga y recocido a durante 1 Las curvas de tensión para 3 rondas de y prueba para falla se muestran en la figura Se observó un aumento dé la fuerza en el espécimen después de 3 rondas de deformación que es el resultado del fortalecimiento de nanofase dinámica y el recocido entre la deformación conduce a la recuperación sólo parcial de las El alargamiento en la prueba final se redujo en comparación con el del espécimen de prueba a la falla sin en las mismas pero el alargamiento total de más de logrado a través de rondas de La imagen del espécimen después de 3 rondas de a con la hibridación entre las rondas se muestra en la figura Cabe notar que no se observa formación de cuello en el espécimen confirmando la deformación uniforme de la aleación La ductilidad más alta se espera a través de la optimización de los parámetros de recocido entre las rondas de La imagen de SEM de la microestructura en la sección de calibración de los especímenes de tensión de la aleación 51 después de cielar la deformación a y recocido a durante 1 hora después probada para falla se muestra en la figura Se puede ver que la fase de M2B creció a un tamaño mayor después de ciclar la Para el análisis estructural más los especímenes de TEM se prepararon a partir de la sujeción y de las secciones de calibre del espécimen después de ciclar la Las muestras de TEM se hicieron por primera vez por y luego pulimentado Estos especímenes se examinaron en un microscopio electrónico de transmisión analítico JEOL 2100 HR operado a 200 Las imágenes de TEM se presentan en la figura El estudio de TEM muestra que la fase de M2B creció a un tamaño mayor después de recocido de 3 veces en el consistente con la observación por SEM en la figura TEM también sugiere que esta fase de M2B es más difícil que la matriz y no se deforma Más el refinamiento de nanofase estática se puede encontrar en el espécimen después del recocido a pesar de su extensión no es tan eficaz como el fortalecimiento de nanofase En el espécimen probado a falla granos más finos se encuentran debido al mecanismo de fortalecimiento de nanofase como se muestra por el refinamiento tiene lugar eficazmente en las proximidades de la fase de M2B en donde el nivel de esfuerzo local es mucho más Contribuye a la propiedad mediante el aumento de la tasa de endurecimiento por deformación a través de la activación del refinamiento de nanofase dinámica y del efecto de precipitados a nanoescala son revelados por TEM en los granos de la Estos son similares a aquellos encontrados en la aleación 51 después de la deformación a la tensión mostrada en la figura que se cree que son las nuevas fases hexagonales confirmadas por estudios de Ejemplo de caso Elongación mejorada en aleación de clase 3 de deformación cíclica Usando elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 6 que representa acero de clase 3 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla El material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fusión por El material de abastecimiento se fundió por arco en lingotes usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de y luego fueron expulsados a un dado de cobre diseñado para el colado de una placa de x cm con un espesor de La placa resultante de la aleación 6 se sometió a un ciclo de HIP usando una máquina de prensa isotáctica modelo 645 con un horno de molibdeno con tamaño de cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expusieron a una presión isostática de durante 1 El espécimen de tensión se cortó de la placa y se trató con calor a durante 1 hora con enfriamiento lento en El espécimen de tensión fue a con la subsiguiente recocido a durante Después se deformó a de nuevo dos veces con la posterior descarga y recocido a durante 1 Las curvas de tensión para 3 rondas de y pruebas a la falla se muestran en la figura Se observó una disminución en resistencia en el espécimen después de 3 rondas de y mientras que el alargamiento total aumentó en comparación con la del espécimen probado a la falla inmediatamente después del ciclo de HIP la curva Ejemplo de caso Formabilidad en caliente de aleaciones de clase 3 El estudio para evaluar la formabilidad de las aleaciones descritas en esta solicitud a temperaturas En el caso de la producción de placa por colado en rodillos dobles o colado de placa las aleaciones utilizadas deben tener una buena formabilidad para ser procesadas por laminado en como un paso en el proceso de Más la capacidad de formación en caliente es una característica crítica de las aleaciones de alta resistencia en términos de su uso para la producción de partes con diferente configuración por dichos métodos de prensado en estampado en El uso de elementos de alta 35 g de materiales de abastecimiento de aleación de la aleación 20 y la aleación 22 que representan el acero de clase 3 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla el material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de arco de El material de abastecimiento se funde en arco en un lingote usando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y se volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron en una cámara de se fundieron mediante inducción de RF y luego fueron expulsados en un dado diseñado para colar una placa de x cm con un espesor de Cada placa resultante de las aleaciones seleccionadas se sometió a un ciclo de HIP especificado en la tabla 18 usando una máquina de prensado isostático americana modelo 645 con un horno de molibdeno con el tamaño de la cámara del horno de cm pulgadas de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo especificada para cada placa en la tabla 18 y se expusieron a una presión isostática de durante 1 El tratamiento térmico especificado en la tabla 18 para cada placa se aplicó después del ciclo de Los especímenes de tensión con una longitud de calibre de 12 mm y una anchura de 3 mm se cortaron de las placas Las medidas de tensión se realizaron a velocidad de deformación de a temperaturas especificadas en la tabla En la tabla un resumen de los resultados de las pruebas de incluyendo alargamiento total a la tensión límite de resistencia a la tensión final y la ubicación de la falla se muestran para las placas tratadas de aleación 20 y la aleación Los intervalos de propiedad de tensión a temperatura ambiente para la misma aleación después de que los mismos tratamientos se enumeran para la Como se puede aleaciones de alta resistencia con resistencia final de hasta 1650 MPa a temperatura ambiente muestran alta ductilidad a temperaturas elevadas lo que demuestra alta capacidad de formación en La ductilidad a alta temperatura de las aleaciones depende en gran medida de la parámetros de tratamiento temperatura de prueba de la Un ejemplo del espécimen de prueba se muestra en la figura Tabla 18 Tratamiento de placa y temperaturas de prueba Tabla 19 Resultados de prueba de tensión a temperatura elevada Fractura dentro de longitud de calibración Fractura en filete H Fractura fuera de longitud de calibración Ejemplo de caso Efecto del cobre sobre la formación estructural en aleaciones de clase 3 formables en caliente La microestructura del calibre de especímenes seleccionados de la aleación 20 y la aleación 22 que representan al acero de clase 3 y probada para tensión a temperaturas como se describe en el ejemplo de caso fueron examinadas tanto por SEM como por Las muestras que fueron cortadas del calibre de las muestras sometidas a prueba fueron pulidas metalográficamente en etapas de grano de hasta para asegurar muestras lisas para el análisis de microscopía electrónica de barrido La SEM se realizó usando un Zeiss modelo con el voltaje de operación máximo de 30 kV fabricado por Cari Zeiss SMT Micrografías electrónicas de retrodispersión de SEM de ejemplo tomadas de los calibres de especímenes probados se muestran en la figura a la figura La figura 63 y la figura 64 muestran las micrografías de SEM de retrodispersión de la microestructura de calibre en las muestras de tensión de la aleación 20 después del mismo tratamiento pero probada a diferentes En los especímenes de aleación la cavidad áreas negras en las se encuentra después de las pruebas a alta tanto a como a La fase de fijación de boruro gris 1 en se distribuye homogéneamente en la La fase boruro se hizo más grande 2 pm de después de la tensión a después de la prueba a la estructura de laminillas está presente en el que no se vio en los especímenes después de la prueba a Es obvio que el comportamiento mecánico de esta aleación es fuertemente afectada por la temperatura de Mucho menos cavitación se observó en los especímenes de calibre de la aleación 22 y figura en comparación con la aleación Más la fase de boruro fase gris en las es más pequeña en el espécimen probado a su mayoría menos de 2 pero tiene una mayor En el espécimen probado a la fase de boruro se aísla y se extiende de pm a 2 pm en La diferente morfología después de la tensión a puede estar relacionada con el cambio de la microestructura en la La TEM se usó para caracterizar la microestructura detallada después de la deformación a alta temperatura en los especímenes de ambas Los especímenes de TEM se prepararon a partir del calibre de los especímenes después de las pruebas de alta temperatura hasta la Las muestras se cortaron a partir del calibre a la se esmerilaron y se pulieron a un espesor de 30 40 Discos de 3 de diámetro se troquelaron de estas muestras y el adelgazamiento final se realizó por electropulimentado de chorros dobles usando un HNO3 al en base de Estos especímenes se examinaron en un microscopio electrónico de transmisión analítico JEOL 2100 HR operado a 200 La figura 67 y la figura 68 muestran las micrografías de TEM de campo brillante de la microestructura en el calibre del espécimen de aleación 20 probado a y La fase negra grande de 1 2 en tamaño es una fase de boruro correspondiente a fase gris en micrografía de SEM 63 y figura la alta densidad de se encontró en el espécimen de aleación 20 después de tensión de alta temperatura a tanto como a El tamaño de los oscila típicamente entre 10 y 20 nm y se dispersa en los granos de la como se revela por imágenes de gran El tamaño de en las muestras probadas a es más pequeño y la densidad de es mayor en comparación con aquellos probados a que puede ser una razón para la mayor ductilidad Se utilizó espectrometría de energía dispersiva para caracterizar la composición en los Para comparar la tanto de los precipitados como de la matriz se sondearon por En la figura la composición del y la matriz del espécimen de aleación 20 después de la prueba a El alto contenido de pero bajo de Fe se encuentra en la Por el la composición química en la matriz es alta en Fe y baja en concentraciones más altas de Si y Ni se encuentran en la se detectó oxígeno tanto en la matriz como en los Se obtuvieron resultados similares a los del espécimen de aleación 20 probados a En especímenes de aleación no se encontraron en comparación con los de los especímenes de aleación La aleación 22 no contiene Sin el refinamiento de grano a través de la transformación de fase ocurrió en los especímenes de aleación 22 tanto a como a El grado de refinamiento de grano es mucho mayor a que a La figura 70 y la figura 71 muestran las imágenes de TEM del calibre de aleación 22 de las muestras probadas a y En ambos se observaron granos A el espécimen mostró cierto grado de refinamiento del mientras que otro modo de tal como fallas de apilamiento también se observó a el refinamiento de grano es mucho más Como se muestra en la figura la microestructura contiene granos principalmente refinados de 50 500 nm en Este refinamiento de nanofase es confirmado por la difracción de electrones de área seleccionada e imagen de TEM de campo oscuro mostrados en la figura La difracción de área seleccionada fue tomada desde del área mostrada en la figura 70a y muestra el patrón de anillo que confirma la estructura de grano El alto grado de refinamiento del grano a da como resultado la mayor ductilidad a la Ejemplo de caso Colado de aleación usando un material de abastecimiento comercial Las químicas listados en la tabla 20 se han usado para el procesamiento de material a través del colado de placa en un colador de vacío de presión Usando ferroaditivos y otros constituyentes fácilmente disponibles 35 g de materiales de abastecimiento de pureza comercial se pesaron de acuerdo con la relación atómica provista en la tabla el material de abastecimiento se colocó en la solera de cobre de un sistema de fundición de El material de abastecimiento se fundió por arco en un lingote utilizando argón de alta pureza como gas de Los lingotes se voltearon varias veces y se volvieron a fundir para asegurar Los lingotes resultantes se colocaron a continuación en una cámara de se fundieron usando inducción de y luego fueron expulsados en un troquel de cobre diseñado para la colado de placas de por con espesor de que simulan la solidificación de la aleación en la placa con espesor similar entre los rodillos en la etapa 1 del proceso de colado de rodillos Tabla 20 Composición química de las aleaciones El análisis térmico se realizó sobre las muestras de placa colada solidificada en un sistema NETZSCH DSC 404F3 PEGASOS Análisis térmico diferencial y calorimetría de barrido diferencial se realizaron a una velocidad de calentamiento de con muestras protegidas de la oxidación a través del uso de argón de pureza en Los resultados de DTA se muestran en la tabla que indica el comportamiento de fusión de las Como se puede ver a partir de los resultados tabulados en la tabla la fusión se produce en 1 o 2 etapas con fusión inicial observada a partir de dependiendo de la química de la La temperatura de fusión final es hasta Las variaciones en el comportamiento de fusión también pueden reflejar la formación de fase compleja en el proceso de superficie fría de las aleaciones dependiendo de su composición Tabla 21 Análisis térmico diferencial de datos para comportamiento de fusión La densidad de las aleaciones se midió en lingotes de fusión en arco usando el método de Arquímedes en una balanza especialmente construida que permite el pesaje tanto en aire y en agua La densidad de cada aleación se tabula en la tabla 22 y se encontró que varía de a Los resultados experimentales han revelado que la precisión de esta téenica es de Tabla 22 Resumen de los resultados de densidad Cada placa de cada aleación se sometió a prensado isostático en caliente utilizando una máquina de prensado isostático americana Modelo 645 con un horno de molibdeno y con un tamaño de la cámara del horno de cm de diámetro por cm de Las placas se calentaron a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo y se expusieron a presión del gas durante un tiempo especificado que se mantuvo durante 1 hora para estos Los parámetros del ciclo de HIP se enumeran en la tabla El aspecto clave del ciclo de HIP era eliminar macrodefectos tales como poros y pequeñas inclusiones simulando el laminado en caliente en la etapa 2 del proceso de colado con rodillos dobles o en la fase 1 o fase 2 del proceso de colado de placa Tabla 23 Parámetros del ciclo de HIP Los especímenes de tensión fueron cortados de las placas después del ciclo de HIP usando electroerosión por hilo Las propiedades de tensión se midieron en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando el software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se realizaron a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en movimiento con la celda de carga unida al accesorio En la tabla un resumen de los resultados de las pruebas de incluyendo alargamiento total a la tensión límite elástico y resistencia a la tensión final se muestran para las placas de colado después de ciclo de Se añade una columna adicional que especifica la respuesta mecánica de la aleación en correspondencia con la clase de comportamiento Los valores de características mecánicas dependen en gran medida de la química de la aleación y de los parámetros del ciclo de Como se puede los valores de resistencia a la tensión variaron de 669 a 1236 El valor total de la deformación varía de a Todas las aleaciones han demostrado comportamiento de clase Tabla 24 Resumen de resultados de prueba de tensión para placas coladas después del ciclo de Después del ciclo de el material de la placa se trató térmicamente en un horno de caja en los parámetros especificados en la tabla El aspecto clave del tratamiento térmico después del ciclo de HIP fue estimar la estabilidad térmica y cambios de propiedad de las aleaciones mediante la simulación de la etapa 3 del proceso de colado de rodillos dobles y también la etapa 3 del proceso de colado de placa En un caso de enfriamiento por los especímenes se mantuvieron a la temperatura objetivo durante un período de tiempo se removieron del horno y se enfriaron en En un caso de un enfriamiento los especímenes se calentaron a la temperatura deseada y después se enfriaron con el horno a una velocidad de enfriamiento de Tabla 25 Parámetros de tratamiento térmico Se cortaron especímenes de tensión de las placas después del ciclo de HIP y tratamiento térmico usando electroerosión por hilo Las propiedades de tensión se midieron en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se llevaron a cabo a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en la celda de carga está unida al accesorio En la tabla un resumen de los resultados de prueba de incluyendo alargamiento a la tensión total limite elástico y resistencia a la tensión se muestran para las placas de colado después de ciclo de HIP y tratamiento Se añade una columna adicional que especifica la respuesta mecánica de la aleación en correspondencia con la clase de comportamiento Todas las aleaciones de la tabla 26 han demostrado clase 2 con resistencia a la tensión de las aleaciones en un intervalo de 835 a 1336 El valor de deformación total varía de a proveyendo una combinación de resistencia de ductilidad La combinación de resistencia de ductilidad alta en las aleaciones con comportamiento de clase 2 relacionado con la formación de la estructura nanomodal figura antes de la prueba de tensión que puede ocurrir en cualquier etapa de la producción por rodillos dobles o producción de colado de placas delgadas pero principalmente en la etapa 3 para la mayoría de las aleaciones en esta La deformación a la tensión de la estructura conduce a su transformación en la estructura especificada como estructura nanomodal de alta resistencia por medio del fortalecimiento de nanofase dinámica dando por resultado una combinación de resistencia Tabla Resumen de resultados de prueba de tensión para placas coladas después del ciclo de y tratamiento térmico Ejemplo de caso Colado de placa gruesa El uso de elementos de alta materiales de abastecimiento con diferente masa de la aleación 6 se pesaron de acuerdo con las relaciones atómicas provistas en la tabla el material de abastecimiento se colocó en el crisol de un sistema de colado en vacio El material de abastecimiento se fundió mediante inducción de RF y luego fue expulsado en un molde de cobre diseñado para el colado de una placa de x c con espesor de Cabe notar que la placa que fue colada era mucho más gruesa que las placas anteriores de m e ilustran el potencial de la química en la tabla 3 para ser procesadas por el proceso de colado de placa La placa gruesa se cortó a la Una parte se mantuvo en el estado La segunda parte se sometió a ciclo de HIP a usando una máquina de prensado isostático americana modelo 645 con un horno de molibdeno con el tamaño de la cámara del horno de cm de diámetro por la altura de La placa se calentó a hasta que se alcanzó la temperatura objetivo de y se expuso a una presión isostática de durante 1 Las placas delgadas con un espesor de 2 se cortaron de la placa gruesa en condiciones tal como se coló y de Tres placas delgadas se cortaron de la placa después del ciclo de que se trataron térmicamente a diferentes parámetros especificados en la tabla Los especímenes de tensión después se cortaron a partir de estas placas delgadas en condiciones tal como se coló y de con Ejemplos de la placa parcial una placa delgada de la placa y especímenes de tensión se muestran en la figura Los especímenes de tensión se cortaron de la placa usando electroerosión de hilo Las propiedades de tensión se midieron en un marco de prueba mecánica de Instron utilizando software de control y análisis Bluehill de Todas las pruebas se llevaron a cabo a temperatura ambiente en el control de desplazamiento con el accesorio inferior mantenido en reborde y el accesorio superior en movimiento con la celda de carga unida al accesorio En la tabla un resumen de los resultados de prueba de incluyendo alargamiento total a la tensión límite de elasticidad resistencia a la tensión se muestra para una placa gruesa de cm en el estado colado y después del ciclo de HIP con tratamientos térmicos Como se puede loá valores de resistencia a la tensión varían de 729 a 1175 El valor de alargamiento total varia de a La resistencia a la tensión y la ductilidad también se muestran en la figura Cabe notar que estas propiedades no son optimizadas en el espesor de colado mucho sino que representan indicios claros de la promesa del nuevo tipo de lo que permite estructuras y mecanismos para la producción a gran escala a través de colado de placa Tabla 27 Resumen de resultados de prueba de tensión para placa de cm de espesor de aleación de 6 Aplicaciones Las aleaciones del presente documento en cualquiera de las formas como acero de clase 2 o clase 3 tienen una variedad de Éstas pero no se limitan a componentes estructurales en incluyendo pero sin limitarse a partes y componentes en el bastidor de estructuras de extremo paneles de interior lateral de la exterior lateral de la estructuras así como rieles de toldo y Aunque no lo abarca partes y componentes específicos incluirían con refuerzo de montante B refuerzo de montante B con rieles rieles cabecera de toldo cabecera de toldo montante riel de montante paneles interiores del y arco del Por el acero de clase 2 clase 3 será particularmente útil en la optimización de la gestión de valor en caso de choque en el diseño de vehículos y permite la optimización de las zonas clave de gestión de la incluyendo el compartimiento del regiones de pasajeros del maletero en donde la fuerza y la ductilidad de los aceros descritos serán particularmente Las aleaciones del presente documento también pueden proveer para su uso en otras aplicaciones que no sean de tales como para aplicaciones de las por pueden incluir el uso como collares de perforación componente que provee el peso sobre una barrena para la tubería de perforación de pared hueca usada en las plataformas de perforación para facilitar la carcasa de juntas de herramientas los extremos roscados de tubería de y cabeceras de pozos el componente de una superficie o un pozo de petróleo o gas que provee la interfaz estructural y que contiene presión para el equipo de perforación y incluyendo pero sin no limitarse a exploración de pozos y de aguas ultra profundas y de alcance extendido Las aleaciones de la presente invención también se pueden usar para un tanque de almacenamiento de gas comprimido y depósitos de gas natural Las aleaciones de clase 2 han demostrado ductilidad relativamente alta a temperatura ambiente confirmando su formabilidad en frío y con un desarrollo adicional se espera que alcancen ductilidades de hasta Los aceros de clase 3 son aplicables para diferentes procesos de formación en caliente y también con aplicaciones de formación en frío de desarrollo insufficientOCRQuality

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método que comprende: suministrar una aleación de metal que comprende Fe a un nivel de 65.5 a 80.9 por ciento atómico, Ni de 1.7 a 15.1 por ciento atómico, B de 3.5 a 5.9 por ciento atómico, Si de 4.4 a 8.6 por ciento atómico; fundir dicha aleación y solidificación para proveer un tamaño de grano de la matriz de 500 nm a 20,000 nm y un tamaño de grano de boruro de 25 nm a 500 nm; someter a esfuerzo mecánico dicha aleación y/o calentar para formar por lo menos una de las siguientes distribuciones de tamaño de grano y perfiles de propiedades mecánicas, en donde los granos de boruro proveen las fases de fijación que resisten engrosamiento de dichos granos de la matriz: (a) tamaño de grano de la matriz de 500 nm a 20,000 nm, tamaño de grano boruro de 25 nm a 500 nm, tamaño de grano de precipitación de 1 nm a 200 nm en donde la aleación indica un limite elástico de 300 MPa a 840 MPa, resistencia a la tensión de 630 MPa a 1100 MPa y alargamiento a la tensión de 10 a 40%; o (b) tamaño de grano de matriz refinado de 100 nm a 2000 nm, tamaño de grano de precipitación de 1 nm a 200 nm, tamaño de grano boruro de 200 nm a 2500 nm, en donde la aleación tiene un limite elástico de 300 MPa a 600 MPa.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha aleación incluye uno o más de los siguientes: Cr de 0 a 8.8 por ciento atómico Cu de 0 a 2.0 por ciento atómico Mn de 0 a 18.8 por ciento atómico.

3. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde la fusión se logra a temperaturas en el intervalo de 1100°C a 2000°C y la solidificación se logra por enfriamiento en el intervalo de 11 x 103 a 4 x 102 K/s .

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha aleación que tiene la distribución de tamaño de grano (b) es expuesta a un esfuerzo que excede dicho limite de elasticidad de 300 MPa a 600 MPa, en donde dicho tamaño de grano refinado se mantiene en 100 nm a 2000 nm, dicho grano de boruro tamaño se mantiene en 200 nm a 2500 nm, dichos granos de precipitación se mantienen en 1 nm a 200 nm, en donde dicha aleación indica una resistencia a la deformación de 300 MPa a 1400 MPa, resistencia a la tensión de 875 MPa a 1590 MPa y un alargamiento de 5% a 30%.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4 en donde dicha aleación indica un coeficiente de endurecimiento por deformación de 0.2 a 1.0.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha aleación formada en (a) o (b) está en la forma de lámina.

7. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde dicha aleación está en forma de lámina.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha aleación formada en (a) se coloca en un vehículo.

9. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde dicha aleación se coloca en un vehículo.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicha aleación tiene dicho perfil de propiedades mecánicas y la distribución de tamaño de grano está ubicada en uno de un collar de perforación, tubería de perforación, carcasa de tubería, unión de herramientas, cabecera de pozo, tanque de almacenamiento de gas comprimido o depósito de gas natural licuado.

11. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde dicha aleación está ubicada en uno de un collar de perforación, tubería de perforación, carcasa de tubería, unión de herramientas, cabecera de pozo, tanque de almacenamiento de gas comprimido o depósito de gas natural licuado.

12. Un método que comprende: (a) suministrar una aleación de metal que comprende Fe a un nivel de 65.5 a 80.9 por ciento atómico, Ni de 1.7 a 15.1 por ciento atómico, B de 3.5 a 5.9 por ciento atómico, Si de 4.4 a 8.6 por ciento atómico; (b) fundir dicha aleación y solidificación para proveer un tamaño de grano de la matriz de 500 nm a 20,000 nm y un tamaño de grano de boruro de 100 nm a 2500 nm; y (c) calentar dicha aleación y formación de la estructura de malla incluyendo granos de 100 nm a 10,000 nm y tamaño de grano de boruro de 100 nm a 2500 nm y dicha aleación tiene una resistencia a la deformación de 300 MPa a 1400 MPa, resistencia a la tensión de 350 MPa a 1600 MPa y el alargamiento de 0 a 12%.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, en donde dicha aleación incluye uno o más de los siguientes: Cr de 0 a 8.8 por ciento atómico Cu de 0 a 2.0 por ciento atómico Mn de 0 a 18.8 por ciento atómico.

14. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, en donde la fusión se logra a temperaturas en el intervalo de 1100°C a 2000°C y la solidificación se logra por enfriamiento en el intervalo de 11 x 103 a 4 x 102 K/s .

15. El método de conformidad con la reivindicación 12, que incluye el calentamiento de la aleación después de la etapa (c) y la formación de granos de laminillas de 100 nm a 10,000 nm de espesor, 0.1 a 5.0 mieras de longitud y 100 nm a 1000 nm de anchura junto con los granos de boruro de 100 n a 2500 nm y granos de precipitación de 1 nm a 100 nm, en donde dicha aleación indica una resistencia a la deformación de 350 MPa a 1400 MPa.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde la aleación es sometida a esfuerzo y forma una aleación que tiene granos de 100 nm a 5000 nm, granos de boruro de 100 nm a 2500 nm, granos de precipitación de 1 nm a 100 nm y dicha aleación tiene una resistencia a la deformación de 350 MPa a 1400 MPa, una resistencia a la tensión de 1000 MPa a 1750 MPa y un alargamiento de 0.5% a 15.0%.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde dicha aleación indica un coeficiente de endurecimiento por deformación de 0.1 a 0.9.

18. El método de conformidad con la reivindicación 12, en donde dicha aleación formada en (a) o (b) está en la forma de lámina.

19. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde dicha aleación formada está en forma de lámina.

20. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde dicha aleación formada está en forma de lámina.

21 El método de conformidad con la reivindicación 12, en donde dicha aleación formada en (a) o (b) está ubicada en un vehículo.

22. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde dicha aleación formada está ubicada en un vehículo.

23. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde dicha aleación formada está ubicada en un vehículo.

24. El método de conformidad con la reivindicación 12, en donde dicha aleación formada en (a) o (b) está ubicada en uno de un collar de perforación, tubería de perforación, carcasa de tubería, unión de herramientas, cabecera de pozo, tanque de almacenamiento de gas comprimido o depósito de gas natural licuado.

25. El método de conformidad con la reivindicación 15, en donde dicha aleación se coloca en uno de un collar de perforación, tubería de perforación, carcasa de tubería, unión de herramientas, cabecera de pozo, tanque de almacenamiento de gas comprimido o depósito de gas natural licuado.

26. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde dicha aleación se coloca en una de un collar de perforación, tubería de perforación, carcasa de tubería, conjunto de herramientas, en boca de pozo, tanque de almacenamiento de gas comprimido o licuado granada de gas natural.

27. Una aleación metálica que comprende: Fe a un nivel de 65.5 a 80.9 por ciento atómico; Ni de 1.7 a 15.1 por ciento atómico; B de 3.5 a 5.9 por ciento atómico; Si de 4.4 a 8.6 por ciento atómico; en donde dicha aleación indica un tamaño de grano de la matriz de 500 nm a 20,000 nm y un tamaño de grano de boruro de 25 nm a 500 nm y en donde dicha aleación indica por lo menos uno de lo siguiente: (a) bajo la exposición a esfuerzo mecánico dicha aleación indica un tamaño de grano de la matriz de 500 nm a 20,000 nm, tamaño de grano de boruro de 25 nm a 500 nm, tamaño de grano de precipitación de 1 nm a 200 nm y un perfil de propiedades mecánicas que provee una resistencia a la deformación de 300 MPa a 840 MPa, resistencia a la tensión de 630 MPa a 1100 MPa y alargamiento a la tensión de 10 a 40%; o (b) bajo la exposición al calor, seguido por el esfuerzo mecánico, dicha aleación indica un tamaño de grano refinado de 100 nm a 2000 nm, tamaño de grano de bóruro de 200 nm a 2500 nm, granos de precipitación de 1 nm a 200 nm, en donde dicha aleación indica una resistencia a la deformación de 300 MPa a 1400 MPa, resistencia a la tensión de 875 MPa a 1590 MPa y un alargamiento de 5% a 30%.

28. La aleación de conformidad con la reivindicación 27, en donde dicha aleación mencionada en (a) o (b) está en forma de material de lámina.

29. Una aleación metálica que comprende: Fe a un nivel de 65.5 a 80.9 por ciento atómico; Ni de 1.7 a 15.1 por ciento atómico; B de 3.5 a 5.9 por ciento atómico; Si de 4.4 a 8.6 por ciento atómico; en donde dicha aleación indica un tamaño de grano de la matriz de 500 nm a 20,000 nm y el tamaño de grano de boruro de 100 nm a 2500 nm, en donde dicha aleación: (a) bajo una primera exposición al calor forma una estructura de malla que incluye granos de 100 nm a 10,000 nm y el tamaño de grano de boruro de 100 nm a 2500 nm y dicha aleación tiene una resistencia a la deformación de 300 MPa a 1400 MPa, resistencia a la tensión de 350 MPa a 1600 MPa y alargamiento de 0 a 12%; y (b) bajo segunda exposición al calor seguida por esfuerzo dicha aleación tiene granos de 100 nm a 5000 nm, granos de boruro de 100 nm a 2500 nm, granos de precipitación de 1 nm a 100 nm y dicha aleación tiene una resistencia a la deformación de 350 MPa a 1400 MPa, una resistencia a la tensión de 1000 MPa a 1750 MPa y un alargamiento de 0.5% a 15.0%.

30. La aleación de conformidad con la reivindicación 29, en donde dicha aleación mencionada en (a) o (b) está en forma de lámina.