EFECTO DEL Cr EN LA ESTABILIDAD DE FASES, PROPIEDADES ESTRUCTURALES Y TERMODINÁMICAS EN ALEACIONES DE Fe-Mn

L.M. GUERRERO; P. LA ROCA; A. BARUJ; M. SADE

Mar del Plata

Congreso; 20º SAM-CONAMET 2022 (Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales); 2022

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES (INTEMA) ; (CONICET - UNMDP)

El sistema binario Fe-Mn exhibe una transformación martensítica [1], la cual ocurre entre dos fases cristalinas: la fase madre (austenita), que en este sistema posee una estructura fcc (γ) que es retenida por templado desde alta temperatura y la fase resultante (martensita), que presenta una estructura hcp (ε) [2]. Esta transformación puede ser inducida por cambios de temperatura o por la aplicación de tensiones mecánicas [3]. Para contenidos de Mn suficientemente pequeños se puede formar una martensita con estructura bcc (α') [4]. La transformación martensítica fcc-hcp presente en los sistemas Fe-Mn es la base del efecto de memoria de forma (EMF), el cual es parcial en estas aleaciones [5]. Para mejorar este efecto, se agregan elementos sustituyentes como Co, Si, Ni, Cr o algunos intersticiales como Nb, N y C. También se realizan procesos termomecánicos como el “training” y el “aus-forming” [6].Generalmente, el agregado de Cr a sistemas basados en Fe-Mn tiene como objetivo mejorar la resistencia a la corrosión y a la oxidación del material [7-10]. Trabajos anteriores indican que el Cr también podría afectar la energía de falla de apilamiento de las aleaciones basadas en el sistema Fe-Mn de forma diferente a como lo hacen otros aleantes como el Si o el Co [9]. Esto es importante ya que el EMF de las aleaciones Fe-Mn-Cr está asociado a la energía de falla de apilamiento [11], [12]. En principio, el Cr actúa de la misma forma que en aceros estándar, es decir, en adiciones de más del 6,7 wt.% su efecto estructural es el de estabilizar la ferrita (α). Por otro lado, si el contenido de Cr es superior al 13 wt.%, a altas temperaturas puede precipitar una fase tetragonal (σ) [13], [14] que aumentaría la fragilidad de la aleación. Por lo cual, se puede ver que el Cr no es un elemento neutral y, al ser agregado, afecta directamente la estabilidad de las fases presentes en el sistema Fe-Mn.En este trabajo se presenta un estudio experimental sistemático sobre la transformación martensítica fcc-hcp en el sistema Fe-Mn-Cr considerando diferentes aspectos: (i) la estabilidad relativa de las fases fcc y hcp, (ii) el ordenamiento magnético de la fase fcc, (iii) los parámetros estructurales y el cambio de volumen entre fcc y hcp, (iv) la fuerza motriz de la transformación martensítica, (v) la nucleación de la martensita hcp, y (vi) el ciclado térmico a través de la transformación martensítica. Para ello se fabricaron aleaciones en todo el intervalo de composición química donde la transformación martensítica tiene lugar: 13,7