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Comportamiento mecánico y evolución microestructural de aceros filtrados a temperaturas cálidas bajo diferentes modos de deformación

Comportamiento mecánico y evolución microestructural de aceros filtrados a temperaturas cálidas bajo diferentes modos de deformación

Las operaciones de nivelación o enderezamiento se aplican después del trabajo en caliente para garantizar que el material tenga la calidad superficial requerida para otras aplicaciones prácticas. Durante estos procesos, cada elemento de volumen diferencial del perfil u hoja en ambos lados del eje neutro sufre una trayectoria baja de inversión cíclica de tensión debido a la secuencia de carga aplicada. Tradicionalmente, estas operaciones se han llevado a cabo a bajas temperaturas; sin embargo, las nuevas líneas de producción de chapa metálica pueden aplanar previamente el material a temperaturas intermedias, justo después del laminado en caliente.

Los resultados industriales han demostrado que las operaciones de nivelación no controladas pueden afectar negativamente a las propiedades mecánicas del material. La evolución mecánica y microestructural durante los procesos de nivelación a temperaturas cálidas es un problema que hasta ahora no se ha estudiado en detalle. En esta línea, la tesis se ha centrado en el estudio del efecto de las inversiones de tensión cíclicas a temperaturas intermedias en el comportamiento mecánico y la evolución microestructural de dos aceros de bajo carbono. Esta tesis es una continuación de la línea de investigación llevada a cabo en Ceit-ik4 y Tecnun en el departamento de Materiales y el Área de Tratamientos Termomecánicos. El trabajo se ha dividido en los siguientes puntos:

  •   El efecto de la inversión de tensión en la transformación por fases de austenita a ferrita. Se han llevado a cabo pruebas de torsión multipaso a temperaturas y en condiciones estáticas decrecientes, así como a temperatura y en condiciones dinámicas constantes.
  •   Se ha estudiado en profundidad el efecto de las variables de proceso (acondicionamiento austenítico, velocidad de enfriamiento, temperatura de prueba, etc.) en el comportamiento mecánico y microestructural del material durante la nivelación. Se ha realizado un gran programa de pruebas de torsión multipaso con inversión de deformación cíclica, a temperatura constante en el rango de 800ºC-500ºC, para distinguir el efecto de cada variable.
  •   Se ha desarrollado un modelo mixto de plasticidad isotrópico-cinemático para describir las curvas de tensión-deformación producidas durante las inversiones de deformación cíclica. Se ha introducido el concepto de cepa equivalente efectiva que permite, como primera aproximación, explicar los efectos producidos por la inversión de deformación en la evolución mecánica y microestructural.
  •   Se ha diseñado una prueba de flexión inversa flexible-rígido para reproducir de un modo más realista los procesos de rectificación. Esta prueba, basada en la prueba de flexión de tres puntos, puede simular ciclos termomecánicos complejos. Además, se ha implementado un modelo de elementos finitos de la prueba para analizar el efecto de las condiciones límite en la respuesta mecánica durante la flexión.

Este trabajo se ha desarrollado en el marco de un proyecto europeo financiado por el Fondo de Investigación para el Carbón y el Acero titulado «Optimización de los procesos de acabado para eliminar la rectificación de productos de chapas y perfiles», que estuvo en marcha de julio de 2007 a diciembre de 2010. El objetivo de este proyecto ha sido la optimización de los procesos de rectificación en caliente o a temperatura intermedia para reducir, y finalmente eliminar, la necesidad de una rectificación en frío. Han participado en este proyecto otros socios industriales y tecnológicos, como Corus (ahora Tata) Steel UK Limited (Reino Unido), Riva Acciaio SpA (Italia) y Akademia Gornicza-Hutnicza (Polonia), junto con CEIT.

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