Development of an optimized methodology for tensile testing of carbon steels in hydrogen environment

The study was performed at OCAS, the Steel Research Centre of ArcelorMittal for the Industry market. The major aim of this research was to obtain an optimized tensile testing methodology with in-situ H-charging to reveal the hydrogen embrittlement in various high strength steels. The second aim of this study has been the mechanical characterization of the hydrogen effect on hight strength carbon steels with varying microstructure, i.e. ferrite-martensite and ferrite-bainite grades. The optimal parameters for H-charging - which influence the tensile test results (sample geometry type of electrolyte, charging methods effect of steel type, etc.) - were defined and applied to Slow Strain Rate testing, Incremental Step Loading and Constant Load Testing. To better understand the initiation and propagation of cracks during tensile testing with in-situ H-charging, and to make the correlation with crystallographic orientation, some materials have been analyzed in the SEM in combination with the EBSD technique. The introduction of a notch on the tensile samples permits to reach a significantly improved reproducibility of the results. Comparing the various steel grades reveals that Dual Phase (ferrite-martensite) steels are more sensitive to hydrogen induced cracking than the FB (ferritic-bainitic) ones. This higher sensitivity to hydrogen was found back in the reduced failure times, increased creep rates and enhanced crack initiation (SEM) for the Dual Phase steels in comparison with the FB steels.

Link between microstructure and properties in new metallurgical concepts for very low loss non-oriented electrical steel

The influence of chemistry and soaking temperature (maximal temperature of the continuous annealing) on the final properties of non-oriented electrical steels has been studied. With this objective two different studies have been performed. First the Mn, Ni and Cr content of a low loss electrical steel composition has been modified. An intermediate content and a high content of each element has been added in order to study the influence of this components on the magnetic looses, grain size and texture. Secondly the influence of the soaking temperature on magnetic properties, grain size and oxidation in four grades of non-oriented electrical steels (Steel A, B, C and D) was studied.

Estudi del procés de tall per a la millora dels esbocats en materials AHSS

En aquest projecte es presenta un estudi sobre punxonats i esbocats per a materials d’Alt límit elàstic (Acers AHSS; Advanced High Strength Steels), amb l’objectiu d’aconseguir saber quin és el millor procés de tall per aconseguir esbocats correctes. Utilitzant la premsa hidràulica de la Fundació Centre Tecnològic de Manresa (CTM) es realitza el punxonat i els esbocats a tots els materials per tal d’avaluar el seu comportament alhora de ser esbocats. A partir d’aquests resultats obtindrem les gràfiques de ràtio d’esbocat per a cadascun dels materials en els diferents sentits de esbocat. Com a mètode alternatiu del procés de tall, es realitzen unes mostres amb tall per aigua. S’observarà si els esbocats trenquen o no trenquen i en quines condicions ho fan. Una vegada realitzats aquests assajos, es procedirà a realitzar l’estudi de microdureses amb un indentador Vickers per tal de comprovar l’afectació de l’operació de tall en la microestructura del material. Es realitzarà també algun perfil de dureses utilitzant el Nanoindentador. Per finalitzar el projecte, s’inclourà un apartat de conclusions i un estudi mediambiental produït com a conseqüència de l’elaboració del projecte, així com un pressupost total d’aquest.

Efecto de la microestructura en el comportamiento mecánico de aceros de herramienta para trabajo en frío

El estudio desarrollado en la tesis doctoral profundiza en las relaciones existentes entre la microestructura y el comportamiento a rotura y fatiga de tres tipos de Aceros de Herramienta para trabajo en Frío, dos obtenidos por colada y un tercero mediante pulvimetalúrgia. En primer lugar se evaluaron los aspectos microestructurales relacionados con las dos vias de procesamiento empleadas, además del efecto del cambio en la composición química. Asimismo se documentó la influencia del trabajado en caliente sobre la isotropía microestructural. Considerando las caracteristicas microestructurales se evaluó el comportamiento a rotura en tres orientaciones referidas al sentido de la deformación en caliente. Para ello , se empleó la Mecánica de la Fractura Elástica Lineal como marco analítico. Los resultados fueron tratados siguiendo la estadística de Weibull. Para el caso de los aceros colados se implementa un analisis de curva-R para explicar el crecimiento subcrítico de grietas observado experimentalmente. El estudio del comportamiento a fatiga incluyó la determinación del limite a fatiga para todas la orientaciones microestructurales escogidas y el estudio de la cinetica de propagación de fisuras físicamente pequeñas para la orientación con mejor respuesta mecánica.

Mecanismos de deformación en aceros inoxidables austeníticos metaestables

La deformación plástica puede inducir a la transformación de la austenita a martensita en los aceros inoxidables austeníticos metaestables. Para analizar este hecho, el inoxidable austenítico metaestable grado AISI 301 LN fue estudiado en dos condiciones diferentes: recocido y laminado en frío. En el primer caso, el acero era completamente austenítico, mientras que después de la laminación presentaba un importante porcentaje de α’-martensita. Se evaluó el cambio de fase cuando el acero es sometido a ensayos monotónicos y cíclicos, así como cuando ha sido modificada la superficie mediante el granallado o se han realizado tratamientos térmicos de reversión. Se utilizaron diferentes técnicas de caracterización microestructural para detectar y cuantificar la martensita, como microscopía óptica, difracción de rayos-X (DRX) y difracción de electrones retrodispersados (EBSD); como también de caracterización mecánica para evaluar el comportamiento de los aceros, trabajo esencial de fractura (TEF), conformabilidad, fatiga de alto número de ciclos (HCF) y nanoindentación. Los resultados mostraron un incremento en la resistencia mecánica del acero laminado en comparación al acero recocido; este hecho está relacionado con la presencia de martensita originada por la laminación. Sin embargo, en términos de deformación y endurecimiento el acero recocido presenta un mejor desempeño como consecuencia del elevado porcentaje de fase austenítica. Así mismo, revertir la martensita de laminación a austenita y refinar la austenita presente permite obtener un acero con una propiedades mecánicas similares a cuando esta en la condición laminado.