ROPIEDADES MECÁNICAS Y CARACTERIZACIÓN MICROESTRUCTURAL DE UNIONES SOLDADAS DE ACEROS MICROALEADOS

MARINELLI, MARIA CECILIA; ESQUIVEL, ISIDRO; DÍAZ, FELIPE; RENZI, JULIO; ALBACHIARO, ORLANDO

mar del plata

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

Uno de los problemas que acarrea la industria automotriz, así como las industrias de maquinariasagrícolas y transporte pesado, es el peso de sus estructuras, provocando mayor consumo decombustible y mayor impacto medioambiental. Es por tal motivo que en los últimos años hacrecido el interés en la utilización de aceros más resistentes y ligeros como ser los acerosmicroaleados de alta resistencia, conocidos también como HSLA (Higth-Strength Low-Alloy).Estos aceros presentan bajo contenido en carbono con pequeñas cantidadesde elementos aleantesque son adicionados para conferir al material mejores propiedades mecánicas en comparacióncon los aceros al carbono convencionales [1].En un estudio reciente [2], utilizando simulación con elementos finitos, se modelizó el diseño deuna estructura de acoplado utilizando dos aceros diferentes: SAE 1010 y MLC 420 (microaleadolaminado en caliente) fabricados por Ternium Siderar SA. Se mostró que con los acerosmicroaleados es posible una reducción de peso del 35 % en chasis de acoplados. Recientemente,la empresa REMOLQUES OMBU SA radicada en la ciudad de Las Parejas, presentó un graninterés en que estos aceros puedan ser utilizados en el rediseño y desarrollo de nuevas unidades desemirremolques con mayor capacidad, reduciendo la tara de los equipos, sin perder resistencia ybrindando seguridad en sus productos. Para tal fin, en trabajos previos [3,4] se estudiaron laspropiedades mecánicas del acero microaleado MLC 420. Sin enbargo, se debe tener en cuentaque gran parte de las estructuras consideradas se unen mediante soldadura ya que es más rentableque procesos de fabricación alternativos. En tales casos, el cíclo térmico de la soldadura puedeprovocar cambios microestructurales que modifiquen las propiedades mecánicas originales delmaterial empleado [5]. Algunos productos fragilizan en la zona afectada por el calor (ZAC)produciéndose microfisuras que propagan, estando la pieza en servicio, y podrían llevar a uncolapso prematuro de la estructura. Por tal motivo, este trabajo se centra en la caracterización delas uniones soldadas de aceros MLC 420 y aceros convencionales como el SAE 1010, estudiandoprincipalmente las características microestructurales y cómo influyen en las propiedadesmecánicas como ser la dureza y la resistencia a la tracción. Para tal fin, se recibieron chapassoldadas a tope con chaflán doble de acero microaleado MLC 420 y chapas soldadas de aceroMLC 420 con acero SAE 1010. El material de aporte utilizado para la soldadura consistió de unalambre sólido ER70S6 y el tipo de soldadura empleado MIG/MAG (GMAW).La metodología empleada consistió en un análisis de las diferentes zonas en la soldaduramediante un estudio metalográfico y mediciones de tensiones residuales, determinación demicrodurezas en cada zona y análisis de la respuesta a tracción. En el caso de las uniones soldadasde acero MLC 420, se estudió la influencia de la dirección de laminación frente a las propiedadesen tracción. Para ello se consideraron 3 arreglos diferentes según la dirección de laminación de lachapa: LL, LT y TT, siendo L la dirección de laminación y T la dirección transversal. De losPROPIEDADES MECÁNICAS Y CARACTERIZACIÓN MICROESTRUCTURALDE UNIONES SOLDADAS DE ACEROS MICROALEADOS(1)* (1) (2) (3) (3) Ma. Cecilia Marinelli , Isidro Esquivel , Felipe Díaz , Julio Renzi , Orlando Albachiaro(1) Instituto de Física Rosario (IFIR), Universidad Nacional de Rosario, CONICET, Rosario, Argentina(2) Universidad Tecnológica Nacional (FRRa), CONICET, Rafaela, Argentina(3) Departamento de I+D, Remolques OMBU SA, Las Parejas, Argentina* marinelli@ifir-conicet.gov.ar2442. REFERENCIAS1. Keele, R., Kimichi, M., Advanced High-Strength Steels: Application Guidelines, World Auto Steel, 6 ta ed, 2017.2. Luis Arman, Silvio Alzari, Comparative fem simulation of dynamic loads on a trailer structure made of carbon manganese andmicroalloyed steels produced in Terniur Siderar, 6th Conference on uses of steel IAS, 2012, Rosario, Santa Fe, Argentina.3. Marinelli M, Balbi M, Fuster V, Caracterización de aceros microaleados de alta resistencia. SAM-CONAMET 2018,Bariloche, 2018.4. Mitchell D, Balbi M; Marinelli MC. Estudio en fatiga de un acero microaleado para uso industrial. XIII Jornada de Ciencia yTecnología 2019,Rosario, Argentina5. González-Palma R, Suárez-Bermejo J., Vicario F, Muñoz A., Procesos metalúrgicos de aceros microaleados de alta resistencia450 EMZ tipo II en la zona afectada térmicamente debido al efecto multipasada en soldaduras por arco sumergido, Revista deMetalurgia, 2006, 42 (4):p. 256-269.resultados se destaca que las chapas de acero MLC 420 soldadas tienen una resistencia a latracción de aproximadamente 500 MPa, un poco menor a la resistencia mecánica del materialbase, y una deformación a rotura de aproximadamente 25% (Figura 1a). Cabe mencionar que losresultados en el comportamiento a tracción no presentan diferencias importantes en lo querespecta a la dirección de laminación de las chapas. La zona de estricción y rotura se presentó enel material base donde se concentraron fisuras críticas que llevaron al colapso de la muestra. Conrespecto a la microestructura se observaron granos de ferrita equiaxiados distribuidosaleatoriamente con pequeñas islas de perlita. El material de soldadura presenta granoscolumnares formados por láminas de ferrita acicular con presencia de pequeños carburos yvestigios de perlita, además se observa ferrita proeutectoide en bordes de grano. La ZAC presentagranos poligonales de ferrita proeutectoide y perlita laminar en los bordes de granos. No seobservaron cambios bruscos en la dureza.Referente a la soldadura entre aceros SAE1010 y MLC 420, los resultados del ensayo de tracciónmostraron que la deformación se produce mayoritariamente en el acero SAE 1010, alcanzandouna tensión máxima de 360 MPa aproximadamente y un porcentaje de deformación a rotura del18% como puede observarse en la Figura 1b. La estricción y la rotura final se dan en la zona delmaterial correspondiente al SAE1010. Conrespecto al perfil de dureza se encontró mayordiferencia entre la soldadura y el material base SAE1010 que entre la soldadura y el materialMLC 420.Por lo tanto, de los resultados presentados se puede concluir que los aceros microaleadossoldados conservan la resistencia mecánica del material base y en el caso de soldaduras mixtas laresistencia corresponde con la del material más blando, mientras que la eloganción disminuyenotablemente.