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La ciencia de la formación Por Daniel J. Schaeffler, Ph.D.
Aceros de Alta Resistencia Conformables Aceros avanzados de Alta Resistencia
Los fabricantes de autos en su con- stante búsqueda del material ideal para las estructuras de las
carrocerías de los vehículos consideran con cuidado la resistencia del material, la formabilidad, la resistencia a la cor- rosión, la rigidez y, claro, el costo. Las regulaciones sobre seguridad se equi- libran contra la necesidad de adquirir componentes más ligeros con el fin de obtener mayor economía en com- bustibles y la reducción de emisiones, lo cual condujo en las décadas de 1980 y de 1990, al incremento en el uso de aceros de alta resistencia de baja aleación (HSLA, por sus siglas en inglés). Las crecientes exigencias de seguridad, economía de combustibles y regulaciones sobre emisiones con- tinúan impulsando a los acereros a desarrollar nuevos tipos que cuenten con alta resistencia y formabilidad.
La comercialización global de aceros avanzados de alta resistencia (AHSS,
Danny Schaeffler, tiene 30 años de experiencia en materiales y aplica- ciones, es co - fundador de 4M Partners, LLC y fundador y presidente de Engineering Quality Solu- tions (EQS). EQS brinda asistencia para aplica- ciones de producto a compañías de materiales
y de manufactura; 4M enseña los fundamentos y detalles prácticos sobre las propiedades de mate- riales, tecnologías de conformados, procesos y solución de problemas necesarios para conformar componentes de alta calidad. Schaeffler, quien también trabajó 10 años en la empresa LTV Steel Co., obtuvo su título en Ciencias de Materiales e Ingeniería en la Universidad Johns Hopkins en Bal- timore, MD, y sus títulos de Maestría en Ciencias y Doctorado de Filosofía en Ingeniería de Materiales en la universidad Drexel en Filadelfia, PA.
Danny Schaeffler
Tel. 248/667-8335
Correo-e: ds@eqsgroup.com o Danny@learning4m.com
por sus siglas en inglés) inició en la década de los 2000. Para cimentar la aplicación de estos productos se orga- nizaron proyectos por parte de un con- sorcio global de acereros, dando inicio en 1995 con la carrocería automotriz de acero ultra ligero. También, como resultado de este consorcio se establecieron las directrices para la aplicación de los AHSS, que propor- cionan antecedentes sobre los muchos diferentes tipos de calibres de AHSS en el mercado además de estrategias para el formado y unión de los tipos de AHSS en aplicaciones de estructuras de carrocerías. Las directrices son actu- alizadas periódicamente para reflejar el conocimiento más reciente y las mejores prácticas. La versión de 2009 cubrió 32 diferentes tipos de HSLA y de AHSS, mientras que la versión de 2017 describe 38 tipos únicos de AHSS. Este número se verá incrementado en la siguiente emisión, programada para el 2021.
El Elaborado Proceso de Producción de los AHSS
Los aceros HSLA obtienen sus propiedades de la química de fundi- ción, a la par de ajustes menores real- izados en la acería a los ciclos de calen- tamiento y de enfriamiento durante el laminado y el templado. El ciclo tér- mico básico imita al que se usa para producir aceros dulces, lo que significa que la mayoría de las acerías de lami- nado-en-plano pueden producir aceros tipo HSLA (gráfica superior en la ima- gen adjunta).
La producción de AHSS requiere que las nuevas composiciones de las aleaciones sean capaces de correrse en equipos que cuenten con control de ciclos estrechos de calentamiento
y de enfriamiento (gráfica inferior en imagen adjunta), equipos propiedad de relativamente pocos acereros. La complejidad de estos ciclos y, los requerimientos totales de control del proceso reducen aún más el número de compañías capaces de producir los tipos de AHSS de más alta resistencia y de mayor complejidad. La elaborada ruta de producción que conduce a las propiedades y microestructuras únicas de los AHSS explica porque este tipo de aceros son llamados “avanzados”. Entre los desafíos en la producción de AHSS se encuentra en el deseo de con- tar con aceros con recubrimiento de zinc con protección contra la corrosión. El galvanizado por inmersión en caliente o “galvatemplado”, es un tratamiento térmico adicional que básicamente afecta las propiedades y microestructuras resultantes de dis- eño.
Comprensión de la Microestructura
La ferrita es una fase de baja resistencia y de alta ductilidad en la microestructura de la mayoría de los aceros. Los aceros dulces también con- tienen microestructura de carburo de hierro, el cual es un componente de baja ductilidad conocido también como cementita. Los aceros HSLA usan elementos de micro aleación para crear precipitados carbo-nitrurados para incrementar la resistencia. Las líneas convencionales de procesamiento pro- ducen aceros con cada uno de estos componentes micro estructurales, mientras que las líneas capaces de pro- ducir los tipos de AHSS usan pasos de procesos que resultan en el desarrollo de otras fases micro estructurales, que incluyen martensita, bainita y austeni-
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