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Tesis

Evolución microestructural de aceros al Cr-Mo durante la laminación en caliente

2012



Tesista Jorge Ignacio BESOKY
Ingeniero en Materiales - Universidad Nacional de La Plata - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directores Ing. Teresa PÉREZ.  Tenaris Siderca, UNSAM - Argentina
Dr. Gonzalo GÓMEZ.   Tenaris Siderca - Argentina
Lugar de realización . REDE AR - Tenaris Siderca - Argentina
Fecha Defensa 29/03/2012
Jurado Dr. Roberto BRUNA.  Tenaris Ternium - Argentina
Dr. Claudio Ariel DANÓN.  CNEA - Argentina
Dr. Alejandro SOBA.  CNEA, CONICET - Argentina
Código IS/T 130/12

Título completo

Evolución microestructural de aceros al Cr-Mo durante la laminación en caliente

Resumen

La gran mayoría de los modelos metalúrgicos que describen la evolución microestructural durante la laminación en caliente tratan sobre productos planos y aceros con bajo contenido de carbono, sin embargo hay muy poca información para las químicas utilizadas en la industria petroquímica y para las condiciones específicas de la laminación de tubos sin costura. La utilización de un modelo validado que explique la evolución microestructural durante la laminación en caliente, teniendo en cuenta principalmente los mecanismos de recristalización estática y crecimiento de grano, es una herramienta muy útil para evaluar cómo afectarán las distintas variables del proceso al grado del refinamiento de la microestructura y, por lo tanto, a las propiedades finales del producto. En esta tesis se evaluó la evolución microestructural de un acero de medio carbono al Cr-Mo, del tipo 4130, con adiciones de microaleantes, durante y luego de la deformación en caliente (rango austenítico de temperaturas). Primero se estudió la resistencia a la deformación en caliente del material a través de varias compresiones variando la velocidad de deformación y temperatura. Luego se obtuvo la fracción de ablandamiento posterior a la deformación, que es una medida del avance de la recristalización a través del método del double hit. Se analizaron distintas condiciones microestructurales iniciales (Nb en solución y Nb precipitado) para temperaturas de deformación entre 1200°C y 950°C. Para algunas de las condiciones estudiadas con Nb previamente solubilizado se observó un plateau en la cinética de ablandamiento, que fue tentativamente asociado a la reducción en la movilidad de borde de grano por la precipitación del microaleante. Por último se determinaron metalográficamente el tamaño de grano inicial previo a la deformación, el completamente recristalizado y el sometido a un posterior crecimiento. A partir de los resultados experimentales se logró ajustar el modelo para calcular con una muy buena precisión las curvas de tensión-deformación. Con el tiempo para el 50% de recristalización y con el ajuste de los exponentes de las variables del proceso fue posible reproducir las cinéticas de ablandamiento. Con el modelo de Dutta-Sellars para la precipitación de (C,N)Nb se logró asociar el comienzo de la precipitación con el inicio del plateau observado en las cinéticas de ablandamiento. Los ajustes del modelo microestructural para determinar el tamaño de grano luego de la recristalización y para su posterior crecimiento a alta temperatura también fueron satisfactorios.

Complete Title

Microstructural evolution of Cr-Mo Steels during hot rolling

Abstract

Many metallurgical models that describe the microestructural evolution during hot rolling have been developed. Most of them were devoted to plain carbon low alloy steels during strip and plate rolling. However, regarding seamless tubes and the specific chemistries used in the petrochemical industry there is almost no published information. The use of a validated model that explains the microestructural evolution during hot rolling of seamless pipes, principally taking into account the static recrystallization and grain growth mechanisms, it is a very useful tool to evaluate the influence of the different variables of the process on the microstructural refinement, and thereafter on the final product properties. In this thesis the microstructural evolution during and after hot deformation in the austenitic range was analyzed for a medium carbon Cr-Mo steel (very similar as ASTM 4130) with microalloying additions. Firstly, the material resistance to hot deformation was studied through several compression tests, varying strain rate and temperature. Then, the softening kinetic after deformation, which is a measure of the extent of recrystallization, was obtained using the double hit method. Two initial conditions (Nb in solution and Nb precipitated) were analyzed for deformation temperatures between 1200°C and 950°C. In some double hit tests, with Nb in solid solution prior to deformation, a plateau was observed in the softening rate. It was initially ascribed to a reduction of the grain boundary mobitity due to strain induced Nb precipitation. Finally, grain sizes before deformation, after recrystallization and grain growth were studied by metallographic methods. From the above mentioned results, a microstructural model to calculate the stress-strain curves was adjusted, presenting very good agreement with experiments. From the experimental times to 50% recrystallization it was adjusted a semi-empirical model to describe the softening kinetic after deformation. With the Dutta-Sellars model for (C,N)Nb precipitation, it was possible to associate the precipitation start to the beginning of the softening rate plateau observed in some double hit tests. The adjustment of the models for recrystallyzed grain size and the subsequent growth was satisfactory.

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