Publication: Diseño de fases líquidas multifuncionales para aceros de baja aleación sinterizados
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Publication date
2019-03
Defense date
2019-06-10
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En las últimas décadas, el sector automovilístico ha impulsado el desarrollo de los aceros pulvimetalúrgicos frente a aceros convencionales, ya que esta técnica permite obtener componentes con geometrías complejas, en grandes series de producción y a bajo coste. Además, está considerada una tecnología limpia, ya que se utiliza prácticamente toda la materia prima de partida y el consumo energético por pieza producida es muy bajo.
Ante la demanda de geometrías cada vez más complicadas y de mejores prestaciones, numerosas investigaciones estudian nuevos sistemas de aleación para mejorar las propiedades del material final, distintas formas de incorporación de los aleantes como, por ejemplo, aleaciones maestras que formen una fase líquida durante la sinterización, o desarrollo de nuevas aleaciones de aporte que permitan unir componentes de acero durante su sinterización (sinter-brazing).
El contexto de esta tesis es el de los aceros de baja aleación sinterizados, típicos para la fabricación de grandes series de piezas estructurales, que normalmente se fabrican en hornos de cinta en atmósfera de base nitrógeno y a temperaturas inferiores a 1120 ºC. Dentro de este campo, es investigación plantea la posibilidad de desarrollar nuevos sistemas de aleación que formen una fase líquida durante la sinterización de piezas de acero y que tengan una doble aplicación. Por un lado, que se puedan emplear como aleaciones maestras, que permiten mejorar la homogeneidad de la microestructura del acero y, consecuentemente, las propiedades finales y, por otro lado, que se utilicen como aleación de aporte para unir sustratos de acero por sinter-brazing, cuando ésta funde y se esparce por la cavidad de unión existente entre los sustratos que se sinterizan y se desean unir.
Ante esta idea, la investigación se centra en el diseño, desarrollo e implementación de nuevos sistemas de aleación con doble aplicación en el campo de los aceros pulvimetalúrgicos. Para ello, se han diseñado y seleccionado distintas composiciones basadas en el sistema Cu-Fe-Ni-Si-Mn, a partir de cálculos termodinámicos y cinéticos, que presenten una temperatura de líquidus inferior a la de sinterización de aceros, un rango de solidificación estrecho para controlar el líquido formado y que sean compatibles con atmósferas de uso industrial en aceros (N2-10H2). Después, se ha analizado el comportamiento de la fase líquida, analizando las capacidades de mojado e infiltración, así como la estabilidad dimensional, lo cual ha permitido discernir entre composiciones para ser empleadas como aleaciones maestras, como aleaciones de aporte o para ambas aplicaciones. Finalmente, se ha evaluado la sinterabilidad de aceros que contienen las aleaciones maestras diseñadas, mediante análisis microestructural y cálculo de propiedades mecánicas, así como la capacidad de las aleaciones de aporte propuestas para realizar uniones por sinter-brazing de distintos sustratos base hierro, a partir de inspección por microscopía y análisis de la integridad de las uniones producidas.
Description
Keywords
Pulvimetalurgia, Aceros pulvimetalúrgicos, Sinter-brazing, Sinterización en fase líquida, Sinterización de aceros