Desarrollo de aceros de alto manganeso para la industria automotriz

Los aceros TWIP (plasticidad inducida por maclado) de alto contenido de manganeso resultan de gran interés para la industria automotriz debido a sus excelentes propiedades mecánicas: resistencia mecánica de 1 GPa y deformación total mayor al 50 %. Su elevada resistencia permite utilizar chapas de menores espesores y, por ende, reducir el peso total del chasis de los vehículos. Sumado a esto, su gran capacidad de deformación permite aumentar la conformabilidad de las chapas, y fabricar piezas que requieran embutidos profundos. Además, su alto potencial para absorber energía frente a un impacto, mejora la seguridad pasiva de los vehículos. En este trabajo elaboramos un acero TWIP del cual seleccionamos la composición química y los procesamientos termomecánicos que potencian sus propiedades mecánicas, y garantizan la estabilidad del flujo plástico durante la deformación. Concretamente, establecimos datos tecnológicos de procesamiento que facilitan la producción y uso del acero TWIP Fe-22Mn-0.6C-1.5Al. Las mejores propiedades mecánicas se obtuvieron en las chapas laminadas a temperatura ambiente y a 600 °C seguido de recocidos a 750 °C y 850 °C, respectivamente. Analizamos el efecto de las diferentes condiciones de procesamiento del material, mediante microscopía óptica y electrónica de transmisión, y difracción de rayos X. Esto permitió relacionar las microestructuras y las texturas cristalográficas desarrolladas en cada etapa de procesamiento con sus propiedades mecánicas. En los dos casos mencionados, el material presentó una estructura austenítica antes y después de la deformación, y el mecanismo principal de deformación fue el maclado junto con el deslizamiento de dislocaciones. No obstante, la cantidad de defectos y las texturas cristalográficas desarrolladas fueron diferentes. Para el caso laminado a temperatura ambiente, la textura fue la típica de laminación de materiales de baja energía de falla de apilamiento (SFE), mientras que la chapa laminada a 600 °C desarrolló una textura con componentes típicos de los materiales de media/alta SFE. Además, la cantidad de maclas presentes luego del laminado a temperatura ambiente fue sustancialmente mayor que luego del laminado a 600 °C. En consecuencia, y a pesar de su textura favorable al maclado, las chapas laminadas a temperatura ambiente tuvieron una menor disposición para maclar en el período de deformación plástica, reduciendo así su capacidad de endurecimiento. En cambio, al inhibirse el maclado durante la laminación a 600 °C, se genera en los granos austeníticos una alta densidad de fallas de apilamiento extrínsecas para activar el maclado por deformación durante los ensayos de tracción. En conclusión, hemos seleccionado la composición química e identificado los tratamientos termomecánicos más adecuados, logramos modificar las texturas cristalográficas desarrolladas y comprender el mecanismo por el cual se inhibe o fomenta la formación de maclas mecánicas en cada etapa del procesamiento. Estas maclas son responsables de la reducción gradual del camino medio de las dislocaciones mientras el material se deforma y de su extraordinario endurecimiento.