Toughness enhancement of low carbon steel through bainitic transformation
DOI:
https://doi.org/10.22517/23447214.25161Palabras clave:
Toughness, Charpy impact test, dual-phase steel, , bainitic transformationResumen
Este artículo estudia el efecto sobre la resistencia al impacto y la temperatura de transición dúctil-frágil del tratamiento de enfriamiento continuo para un acero de fase dual de ferrita-perlita con bajo contenido de carbono. El ensayo de impacto se ejecutó de acuerdo con ASTM E23 a una temperatura entre -60ºC a 90ºC. Hubo un aumento en la tenacidad de aproximadamente el 64%, y una disminución en la temperatura de transición dúctil-frágil de 50ºC (acero estado entrega) a 0ºC después del tratamiento térmico. Los cambios obtenidos se analizaron a partir de la microestructura y las superficies de fractura del material. Se evidenció una transformación bainítica que permitió un refinamiento microestructural y, en consecuencia, aumentó la tenacidad.
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Krauss, G. Steels: processing, structure, and performance, 1 ed. Ohio, ASM International, 2000.
Hertzberg, R., Vinci, R. and Hertzberg, J. Deformation and fracture mechanics of engineering materials, 4 ed. Hoboken (NJ), Wiley, 2013.
Dieter, G., Mechanical Metallurgy, SI ed. Singapore, McGraw-Hill, 1988.
Shi, K., Hou, H., Chen, J., Kong, L., Zhang, H. and Li, J. Effect of Bainitic Packet Size Distribution on Impact Toughness and its Scattering in the Ductile-Brittle Transition Temperature Region of Q&T Mn-Ni-Mo Bainitic Steels. Steel Research International, v. 87, n. 2, pp. 165-172, Feb. 2016. https://doi.org/10.1002/srin.201400596
API 571, Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry, 2 ed. 2011
Lees, F. and Mannan, S. Lees' Loss Prevention in the Process Industries, 4 ed. Oxford, Butterworth-Heinemann, 2012.
Benac, D., Cherolis, N. and Wood, D. Managing Cold Temperature and Brittle Fracture Hazards in Pressure Vessels. Journal of Failure Analysis and Prevention, v. 16, pp. 55-66, Jan. 2016. https://doi.org/10.1007/s11668-015-0052-3
Sung, H., Shin, S., Hwang, B., Lee, C., Kim, N. and Lee, S. Effects of carbon equivalent and cooling rate on tensile and Charpy impact properties of high-strength bainitic steels. Materials Science and Engineering: A, v. 530, pp. 530-538, Dec. 2011. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.10.015
Saedi, N. and Ekrami, A. Comparison of mechanical properties of martensite/ferrite and bainite/ferrite dual phase 4340 steels. Materials Science and Engineering: A, v. 523, n. 1-2, pp. 125-129, Oct. 2009. https://doi.org/10.1016/j.msea.2009.06.057
Avendaño-Rodríguez, Avendaño-Rodríguez DF, Rodriguez-Baracaldo R, Weber S, Mujica-Roncery L. Damage Evolution and Microstructural Fracture Mechanisms Related to Volume Fraction and Martensite Distribution on Dual-Phase Steels. Steel Research International 2022;n/a(n/a):2200460
Dhua, S., Sarkar, P., Saxena, A. and Jha, B. Development of Fine-Grained, Low-Carbon Bainitic Steels with High Strength and Toughness Produced Through the Conventional Hot-Rolling and Air-Cooling. Metallurgical and Materials Transactions A, v. 47, n. 12, pp. 6224-6236, Dec. 2016. https://doi.org/10.1007/s11661-016-3720-3
Rodriguez-Galeano, K., Rodriguez-Baracaldo, R. and Mestra-Rodriguez, A. Cabrera-Marreno, J. and Olaya-Florez, J. Influence of boron content on the fracture toughness and fatigue crack propagation kinetics of bainitic steels. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, v. 86, pp. 351-360, Sep. 2016. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2016.09.010
Zhang, T., Wang, L., Wang, Y., Hu, J., Di, H. and Xu, W. Tailoring bainitic transformation and enhancing mechanical properties of carbide-free bainitic steel via high-temperature ausforming. Materials Science and Engineering: A, v. 852, 143677, Sep. 2022. https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.143677
Reip, C., Henning, W., Hagmann, R. Sabrudin, B., Susanta, G. and Lee, W. Thin slab processing of acicular ferrite steels with high toughness. In: Rio Pipeline Conference & Exposition, Rio de Janeiro, Brazil, 2005.
Wang, K., Hu, F., Zhou, S., Isayev, O., Yershov, S., Zhang, Z. and Wu, K. Ultrahigh impact toughness achieved in high strength bainitic ferrite/retained austenite lamellar steels below Mf temperature. Materials Letters, v. 324, 132517, Oct. 2022. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.132517
Saedi, N. and Ekrami, A. Impact properties of tempered bainite–ferrite dual phase steels. Materials Science and Engineering: A, v. 527, n. 21-22, pp. 5575-5581, Aug. 2010. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.05.015
Basiruddin, M., Alam, I. and Chakrabarti, D. The role of fibrous morphology on the Charpy impact properties of low carbon ferrite-bainite dual phase steel. Materials Science and Engineering: A, v. 716, pp. 208-219, Feb. 2018. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.01.041
ASTM E23-24. Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials. ASTM International, West Conshohocken, PA, 2018, www.astm.org
ASTM E112-24. Standard Test Methods for Determining Average Grain Size. ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013, www.astm.org
Vander Voort, G. ASM Handbook, Volume 09 - Metallography and Microstructures. USA, ASM International, 2004.
Zhou, M., Xu, G., Tian, J., Hu, H. and Yian, Q. Bainitic Transformation and Properties of Low Carbon Carbide-Free Bainitic Steels with Cr Addition. Metals, v. 7, n. 7, 263, Jul. 2017. https://doi.org/10.3390/met7070263
Porter, D. and Easterling, K. Phase transformations in metals and alloys, 2 ed. UK, Springer-Science+Business Media, 1992.
Bhadeshia, H. Thermodynamic analysis of isothermal transformation diagrams. Metal Science, v. 16, n. 3, pp. 159-166, 1982. https://doi.org/10.1179/030634582790427217
Vander Voort, G. Atlas of time-temperature diagrams for irons and steels. USA, ASM International, 1991.
Cubides-Herrera, C., Villalba-Rondon, D. and Rodriguez-Baracaldo, R. Charpy impact toughness and transition temperature in ferrite – perlite steel. Scientia et Technica, v. 24, n. 2, pp. 200-204, Jun. 2019. http://dx.doi.org/10.22517/23447214.19971
Ibrahim, O. Comparison of Impact Properties for Carbon and Low Alloy Steels. Journal of Materials Science & Technology, v. 27, n. 10, pp. 931-936, Oct. 2011. https://doi.org/10.1016/S1005-0302(11)60166-7
Pickering, F. The structure and properties of bainite in steels. In: Transformation and Hardenability in Steels, Climax Molybdenum Co., pp. 109-132, Michigan, Feb. 1967.
Hu, J. Low-density nanostructured bainitic steel with fast transformation rate and high impact-toughness. Materials letters, v. 261, 127105, Feb. 2020. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.127105
Chhajed, B., Mishra, K., Singh, K. and Singh, A. Effect of prior austenite grain size on the tensile properties and fracture toughness of nano-structured bainite. Materials Characterizacion, 112214, Aug. 2022. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.112214
Viafara, C. and Velez, J. Transformación bainítica en aleaciones Fe-C. Ingeniería y Ciencia, v. 1, n. 2, pp. 83-96, Sep. 2005.
Qiao, Z., Liu, Y., Yu, L. and Gao, Z. Formation mechanism of granular bainite in a 30CrNi3MoV steel. Journal of Alloys and Compounds, v. 475, n. 1-2, pp. 560-564, May. 2009. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.07.110
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