Effect of quenching strategy and Nb-Mo sdditions on phase transformations and quenchability of high-strength boron steels

The application of direct quenching after hot rolling of plates is being employed in the production of ultra-high-strength hot rolled plates. When heavy gauge plates are produced, the complexity involve in achieving high cooling rates in the plate core is increased and the formation of undesirable soft phases within martensite is common. In the current paper, both direct quenching and conventional quenching (DQ and CQ) processing routes were reproduced by dilatometry tests and continuous cooling transformation (CCT) diagrams were built for four different high-strength boron steels. The results indicate that the addition of Mo and Nb-Mo suppresses the ferritic region and considerably shifts the CCT diagram to lower transformation temperatures. The combination of DQ strategy and the Mo-alloying concept provides the best option to ensure hardenability and the formation of a fully martensitic microstructure, and to avoid the presence of soft phases in the center of thick plates

Production of a non-stoichiometric Nb-Ti HSLA steel by thermomechanical processing on a steckel mill

Obtaining high levels of mechanical properties in steels is directly linked to the use of special mechanical forming processes and the addition of alloying elements during their manufacture. This work presents a study of a hot-rolled steel strip produced to achieve a yield strength above 600 MPa, using a niobium microalloyed HSLA steel with non-stoichiometric titanium (titanium/nitrogen ratio above 3.42), and rolled on a Steckel mill. A major challenge imposed by rolling on a Steckel mill is that the process is reversible, resulting in long interpass times, which facilitates recrystallization and grain growth kinetics. Rolling parameters whose aim was to obtain the maximum degree of microstructural refinement were determined by considering microstructural evolution simulations performed in MicroSim-SM (R) software and studying the alloy through physical simulations to obtain critical temperatures and determine the CCT diagram. Four ranges of coiling temperatures (525-550 degrees C/550-600 degrees C/600-650 degrees C/650-700 degrees C) were applied to evaluate their impact on microstructure, precipitation hardening, and mechanical properties, with the results showing a very refined microstructure, with the highest yield strength observed at coiling temperatures of 600-650 degrees C. This scenario is explained by the maximum precipitation of titanium carbide observed at this temperature, leading to a greater contribution of precipitation hardening provided by the presence of a large volume of small-sized precipitates. This paper shows that the combination of optimized industrial parameters based on metallurgical mechanisms and advanced modeling techniques opens up new possibilities for a robust production of high-strength steels using a Steckel mill. The microstructural base for a stable production of high-strength hot-rolled products relies on a consistent grain size refinement provided mainly by the effect of Nb together with appropriate rolling parameters, and the fine precipitation of TiC during cooling provides the additional increase to reach the requested yield strength values

International longitudinal registry of patients with atrial fibrillation and treated with rivaroxaban: RIVaroxaban Evaluation in Real life setting (RIVER)

Background Real-world data on non-vitamin K oral anticoagulants (NOACs) are essential in determining whether evidence from randomised controlled clinical trials translate into meaningful clinical benefits for patients in everyday practice. RIVER (RIVaroxaban Evaluation in Real life setting) is an ongoing international, prospective registry of patients with newly diagnosed non-valvular atrial fibrillation (NVAF) and at least one investigator-determined risk factor for stroke who received rivaroxaban as an initial treatment for the prevention of thromboembolic stroke. The aim of this paper is to describe the design of the RIVER registry and baseline characteristics of patients with newly diagnosed NVAF who received rivaroxaban as an initial treatment. Methods and results Between January 2014 and June 2017, RIVER investigators recruited 5072 patients at 309 centres in 17 countries. The aim was to enroll consecutive patients at sites where rivaroxaban was already routinely prescribed for stroke prevention. Each patient is being followed up prospectively for a minimum of 2-years. The registry will capture data on the rate and nature of all thromboembolic events (stroke / systemic embolism), bleeding complications, all-cause mortality and other major cardiovascular events as they occur. Data quality is assured through a combination of remote electronic monitoring and onsite monitoring (including source data verification in 10% of cases). Patients were mostly enrolled by cardiologists (n = 3776, 74.6%), by internal medicine specialists 14.2% (n = 718) and by primary care/general practice physicians 8.2% (n = 417). The mean (SD) age of the population was 69.5 (11.0) years, 44.3% were women. Mean (SD) CHADS2 score was 1.9 (1.2) and CHA2DS2-VASc scores was 3.2 (1.6). Almost all patients (98.5%) were prescribed with once daily dose of rivaroxaban, most commonly 20 mg (76.5%) and 15 mg (20.0%) as their initial treatment; 17.9% of patients received concomitant antiplatelet therapy. Most patients enrolled in RIVER met the recommended threshold for AC therapy (86.6% for 2012 ESC Guidelines, and 79.8% of patients according to 2016 ESC Guidelines). Conclusions The RIVER prospective registry will expand our knowledge of how rivaroxaban is prescribed in everyday practice and whether evidence from clinical trials can be translated to the broader cross-section of patients in the real world

Effect of Austenite Deformation on the Microstructure Evolution and Grain Refinement Under Accelerated Cooling Conditions

Although there has been much research regarding the effect of austenite deformation on accelerated cooled microstructures in microalloyed steels, there is still a lack of accurate data on boundary densities and effective grain sizes. Previous results observed from optical micrographs are not accurate enough, because, for displacive transformation products, a substantial part of the boundaries have disorientation angles below 15 deg. Therefore, in this research, a niobium microalloyed steel was used and electron backscattering diffraction mappings were performed on all of the transformed microstructures to obtain accurate results on boundary densities and grain refinement. It was found that with strain rising from 0 to 0.5, a transition from bainitic ferrite to acicular ferrite occurs and the effective grain size reduces from 5.7 to 3.1 μm. When further increasing strain from 0.5 to 0.7, dynamic recrystallization was triggered and postdynamic softening occurred during the accelerated cooling, leading to an inhomogeneous and coarse transformed microstructure. In the entire strain range, the density changes of boundaries with different disorientation angles are distinct, due to different boundary formation mechanisms. Finally, the controversial influence of austenite deformation on effective grain size of low-temperature transformation products was argued to be related to the differences in transformation conditions and final microstructures

Caracterización de diagramas CCT para aceros microaleados con Nb.

En el presente proyecto se han elaborado 4 diagramas CCT para el mismo acero microaleado con Nb, pero distintas condiciones de deformación. El principal objetivo es analizar la influencia de la deformación acumulada en la austenita en la cinética de transformación. Para ello se han realizado ciclos que contienen deformaciones a temperaturas superiores e inferiores a la temperatura de no recristalización del material. En primer lugar, se han ensayado las muestras en el dilatómetro, según los ciclos definidos. Se han realizado enfriamientos a velocidades de: 0,1°C/s, 0,5°C/s, 1°C/s, 2°C/s, 5°C/s, 10°C/s, 20°C/s, 50°C/s, 100°C/s y 200°C/s en los 4 ciclos. En segundo lugar, se han preparado las muestras en metalografía para analizar la microestructura obtenida. Se han definido las fases existentes a partir de las observaciones realizadas en el microscopio óptico y los ensayos de dureza Vickers realizados. A partir de los datos obtenidos en el dilatómetro, se han calculado las temperaturas de inicio y fin de la transformación. En tercer lugar, se han elaborado los diagramas CCT con los datos obtenidos en el microscopio óptico, ensayos de dureza Vickers y temperaturas de inicio y fin de la transformación. En cuarto y último lugar, se ha elaborado un modelo matemático que permite predecir las temperaturas de inicio y fin de la transformación, durezas Vickers y tamaño de grano de la ferrita, para poder simplificar la elaboración de los diagramas CCT, puesto que realizar dichos diagramas de forma experimental es más costosa que realizarlas mediante datos obtenidos de forma analítica.In the present Final Degree Project 4 CCT diagrams have been developed, for the same microstructural composition of a steel alloyed with Nb, but different deformation conditions. The aim of this Project is to analyse the influence during phase transformation of the accumulated strain in austenite. For doing so 4 cycles were defined, depending on whether the deformation was applied in a temperature superior or inferior to the temperature of nonrecrystallization. In the first place, samples were subjected to dilatometry tests. For the 4 cycles, 10 tests were made, at the cooling rates of: 0,1°C/s, 0,5°C/s, 1°C/s, 2°C/s, 5°C/s, 10°C/s, 20°C/s, 50°C/s, 100°C/s y 200°C/s . In the second place, once the samples were tested, a proper preparation should be made in order to define the microstructure in the microscope and subject the samples to harness tests. From the data obtained in the dilatometer dilation curves were defined, so as to define the transformation start and finish temperatures. In the third place, CCT diagrams were defined. Perhaps, harness data, microscope analysis and transformation start and finish temperatures were used. Eventually, in the fourth place, a mathematical model was characterized for evaluating transformation start and finish temperatures, harness values and ferrite grain size. The principal aim of this models is to simplify the elaboration of CCT diagrams, as it is a timeconsuming affair

Caracterización de diagramas CCT para aceros microaleados con Nb.

En el presente proyecto se han elaborado 4 diagramas CCT para el mismo acero microaleado con Nb, pero distintas condiciones de deformación. El principal objetivo es analizar la influencia de la deformación acumulada en la austenita en la cinética de transformación. Para ello se han realizado ciclos que contienen deformaciones a temperaturas superiores e inferiores a la temperatura de no recristalización del material. En primer lugar, se han ensayado las muestras en el dilatómetro, según los ciclos definidos. Se han realizado enfriamientos a velocidades de: 0,1°C/s, 0,5°C/s, 1°C/s, 2°C/s, 5°C/s, 10°C/s, 20°C/s, 50°C/s, 100°C/s y 200°C/s en los 4 ciclos. En segundo lugar, se han preparado las muestras en metalografía para analizar la microestructura obtenida. Se han definido las fases existentes a partir de las observaciones realizadas en el microscopio óptico y los ensayos de dureza Vickers realizados. A partir de los datos obtenidos en el dilatómetro, se han calculado las temperaturas de inicio y fin de la transformación. En tercer lugar, se han elaborado los diagramas CCT con los datos obtenidos en el microscopio óptico, ensayos de dureza Vickers y temperaturas de inicio y fin de la transformación. En cuarto y último lugar, se ha elaborado un modelo matemático que permite predecir las temperaturas de inicio y fin de la transformación, durezas Vickers y tamaño de grano de la ferrita, para poder simplificar la elaboración de los diagramas CCT, puesto que realizar dichos diagramas de forma experimental es más costosa que realizarlas mediante datos obtenidos de forma analítica.In the present Final Degree Project 4 CCT diagrams have been developed, for the same microstructural composition of a steel alloyed with Nb, but different deformation conditions. The aim of this Project is to analyse the influence during phase transformation of the accumulated strain in austenite. For doing so 4 cycles were defined, depending on whether the deformation was applied in a temperature superior or inferior to the temperature of nonrecrystallization. In the first place, samples were subjected to dilatometry tests. For the 4 cycles, 10 tests were made, at the cooling rates of: 0,1°C/s, 0,5°C/s, 1°C/s, 2°C/s, 5°C/s, 10°C/s, 20°C/s, 50°C/s, 100°C/s y 200°C/s . In the second place, once the samples were tested, a proper preparation should be made in order to define the microstructure in the microscope and subject the samples to harness tests. From the data obtained in the dilatometer dilation curves were defined, so as to define the transformation start and finish temperatures. In the third place, CCT diagrams were defined. Perhaps, harness data, microscope analysis and transformation start and finish temperatures were used. Eventually, in the fourth place, a mathematical model was characterized for evaluating transformation start and finish temperatures, harness values and ferrite grain size. The principal aim of this models is to simplify the elaboration of CCT diagrams, as it is a timeconsuming affair

Exploitation of the synergetic effect of Mo and Nb on high strength quenched and tempered boron steels

In response to the demanding strength and impact resistance market requirements, plates and pipes are usually quenched and tempered (Q&T) for several applications. Regarding the production of these high strength steels, the direct quenching process offers operational and economic advantages compared to the conventional quenching route. In this study, the applicability of the direct quenching strategy is evaluated. Moreover, the addition of boron as an alloying element is a common practice in high strength steels to ensure hardenability and promote bainitic and martensitic microstructures. In some cases, the addition of boron is not enough to ensure full martensite formation, and thus, the addition of Nb and Mo can increase the efficiency of boron. This thesis, is in the frame of an industrial project developed thanks to the collaboration of the International Molybdenum Association (IMOA), Dillinger and Ceit. This thesis is focused on the study of the addition of Nb, Mo and NbMo in boron high strength steels in terms of microstructure and mechanical properties. The results extracted during this project were useful for the development of new steel grades that fulfil the most demanding market requirements. Successful results were achieved from the industrial trials performed at Dillinger. With the purpose of analysing the impact of chemical composition, the applied strategy on hot working behaviour, phase transformation and mechanical properties, several thermomechanical treatments were completed. By means of different laboratory tests, such as torsion, dilatometry and plane strain compression tests, plate hot rolling and Q&T process were simulated. This project is divided in three main tasks and each of the task is in line with the different steps involved in a real industrial process. The first task is focused on the hot working behaviour of the studied steels and multipass and double-pass torsion tests were done. Multipass torsion tests were performed in order to define the critical temperatures such as the non-recrystallization temperature (Tnr). Additionally, double-pass torsion tests were carried out to analyse the softening kinetics and to validate different approaches available regarding recrystallization kinetics. Furthermore, plate hot rolling simulations were performed in torsion, with the purpose of analysing dynamic recrystallization behaviour in more depth. The second task is focused on the phase transformation analysis. Direct quenching (DQ) and conventional quenching (CQ) processing routes were simulated by dilatometry tests and from the dilatometry curves, Continuous Cooling Transformation (CCT) diagrams were built. In the third task, the relationship between microstructure and the resulting mechanical properties were analysed. To that end, plane strain compression tests were performed for simulating quenching (Q), as well as quenching and subsequent tempering (Q&T). From the obtained samples, tensile and Charpy specimens were machined to analyse the tensile and toughness properties. Regarding tensile properties, the contribution of different strengthening mechanism to yield strength (solid solution, grain size, dislocation density, carbon in solid solution and fine precipitation) were quantified. Likewise, the impact of different microstructural parameters (grain size, solid solution, dislocation density, presence of carbides, carbon in solid solution, fine precipitation and microstructural heterogeneity) on toughness were evaluated. Furthermore, an existing equation able to predict the impact transition temperature (ITT50%) for ferrite-pearlite and bainitic microstructures was extended to tempered martensitic microstructures. Regarding microstructural characterization, the obtained microstructures in each task were characterized using advanced characterization techniques, such as optical microscopy, field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The microstructural characterization was completed by the electron backscattered diffraction (EBSD) technique, in order to quantify the crystallographic unit sizes and dislocation densities.En respuesta a los exigentes requisitos del mercado en términos de resistencia y tenacidad, los planchones gruesos y las tuberías suelen ser templadas y revenidas (Q&T) para varias aplicaciones. En cuanto a la producción de estos aceros de alta resistencia, el proceso de temple directo ofrece ventajas operativas y económicas en comparación con la ruta de temple convencional. En esta tesis se evalúa la aplicabilidad de la estrategia de temple desde el punto de vista de microestructura y propiedades mecánicas. Además, la adición de boro como elemento de aleación es una práctica común en aceros de alta resistencia para asegurar la templabilidad y promover microestructuras bainíticas y martensíticas. En algunos casos, la adición de boro no es suficiente para asegurar la formación de una microstructura completamente martensítica. Es por ello por lo que en determinadas ocasiones, se requiere de la adición de Nb y Mo para aumentar la eficiencia del boro. El trabajo presentado en esta tesis, es un proyecto industrial desarrollado gracias a la colaboración de la Asociación Internacional del Molibdeno (IMOA) y la acería alemana Dillinger. Esta tesis se centra en el estudio de la adición de Nb, Mo y NbMo en aceros al boro de medio carbono en términos de microestructura y propiedades mecánicas. Los resultados extraídos durante este proyecto han sido útiles para el desarrollo de nuevos grados de acero que cumplen con los requisitos más exigentes del mercado. En base a los análisis y pruebas de laboratorio realizados en el marco de la presente tesis, Dillinger realizó recientemente algunos ensayos industriales, con resultados exitosos. Con el fin de analizar el impacto de la composición química, la estrategia aplicada sobre el comportamiento de conformado en caliente, la transformación de fase y las propiedades mecánicas, se han llevado a cabo varios tratamientos termomecánicos. Mediante diferentes ensayos de laboratorio, como torsión, dilatometría y compresión plana, se ha simulado el proceso de laminación en caliente ysu posterior temple y revenido. Este proyecto se divide en tres partes principales, cada una de las partes está en línea con los diferentes pasos que involucran un proceso industrial real. La primera parte se centra en el comportamiento de conformado en caliente de los aceros estudiados y se han llevado a cabo diferentes tipos de ensayos de torsión. Se han realizado ensayos de torsión multipasada para definir las temperaturas críticas como la temperatura de no-recristalización (Tnr). Además, se han llevado a cabo ensayos de torsión de doble pasada para analizar las cinéticas de recristalización estáticas y validar diferentes ecuaciones disponibles en la literatura. La segunda parte se centra en el análisis de transformación de fase. Se han realizado ensayos de dilatometría para simular las rutas de procesamiento de enfriamiento directo (DQ) y enfriamiento convencional (CQ) se y, a partir de las curvas de dilataciónobtenidas, se han construido diagramas de transformación de enfriamiento continuo (CCT). En la tercera parte de la tesis se ha analizado la relación entre la microestructura y las propiedades mecánicas resultantes. Para ello se han realizado ensayos de compresión plana para simular el temple (Q), así como el temple y posterior revenido (Q&T). A partir de las muestras obtenidas, se han mecanizado probetas de tracción y Charpy para analizar las propiedades de resistencia y tenacidad. En cuanto a las propiedades de resistencia, se ha cuantificado la contribución de diferentes mecanismos de endurecimiento (solución sólida, tamaño de grano, densidad de dislocación, carbono en solución sólida y precipitación fina) en el límite elástico. Asimismo, se ha evaluado el impacto de diferentes parámetros microestructurales en la tenacidad (tamaño de grano, solución sólida, densidad de dislocaciones, presencia de carburos, carbono en solución sólida, precipitación fina y heterogeneidad microestructural). Además, se ha desarrollado una ecuación existente capaz de predecir la temperatura de transición frágil-dúctil (ITT50%) para microestructuras martensíticas templadas y revenidas. En cuanto a la caracterización microestructural, las microestructuras obtenidas se han caracterizado utilizando técnicas avanzadas de caracterización, como microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido (FEG-SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). La caracterización microestructural se ha completado mediante la técnica de difracción de electrones retrodispersados (EBSD), con el fin de cuantificar los tamaños de las unidades cristalográficas y la densidad de dislocaciones

Exploitation of the synergetic effect of Mo and Nb on high strength quenched and tempered boron steels

In response to the demanding strength and impact resistance market requirements, plates and pipes are usually quenched and tempered (Q&T) for several applications. Regarding the production of these high strength steels, the direct quenching process offers operational and economic advantages compared to the conventional quenching route. In this study, the applicability of the direct quenching strategy is evaluated. Moreover, the addition of boron as an alloying element is a common practice in high strength steels to ensure hardenability and promote bainitic and martensitic microstructures. In some cases, the addition of boron is not enough to ensure full martensite formation, and thus, the addition of Nb and Mo can increase the efficiency of boron. This thesis, is in the frame of an industrial project developed thanks to the collaboration of the International Molybdenum Association (IMOA), Dillinger and Ceit. This thesis is focused on the study of the addition of Nb, Mo and NbMo in boron high strength steels in terms of microstructure and mechanical properties. The results extracted during this project were useful for the development of new steel grades that fulfil the most demanding market requirements. Successful results were achieved from the industrial trials performed at Dillinger. With the purpose of analysing the impact of chemical composition, the applied strategy on hot working behaviour, phase transformation and mechanical properties, several thermomechanical treatments were completed. By means of different laboratory tests, such as torsion, dilatometry and plane strain compression tests, plate hot rolling and Q&T process were simulated. This project is divided in three main tasks and each of the task is in line with the different steps involved in a real industrial process. The first task is focused on the hot working behaviour of the studied steels and multipass and double-pass torsion tests were done. Multipass torsion tests were performed in order to define the critical temperatures such as the non-recrystallization temperature (Tnr). Additionally, double-pass torsion tests were carried out to analyse the softening kinetics and to validate different approaches available regarding recrystallization kinetics. Furthermore, plate hot rolling simulations were performed in torsion, with the purpose of analysing dynamic recrystallization behaviour in more depth. The second task is focused on the phase transformation analysis. Direct quenching (DQ) and conventional quenching (CQ) processing routes were simulated by dilatometry tests and from the dilatometry curves, Continuous Cooling Transformation (CCT) diagrams were built. In the third task, the relationship between microstructure and the resulting mechanical properties were analysed. To that end, plane strain compression tests were performed for simulating quenching (Q), as well as quenching and subsequent tempering (Q&T). From the obtained samples, tensile and Charpy specimens were machined to analyse the tensile and toughness properties. Regarding tensile properties, the contribution of different strengthening mechanism to yield strength (solid solution, grain size, dislocation density, carbon in solid solution and fine precipitation) were quantified. Likewise, the impact of different microstructural parameters (grain size, solid solution, dislocation density, presence of carbides, carbon in solid solution, fine precipitation and microstructural heterogeneity) on toughness were evaluated. Furthermore, an existing equation able to predict the impact transition temperature (ITT50%) for ferrite-pearlite and bainitic microstructures was extended to tempered martensitic microstructures. Regarding microstructural characterization, the obtained microstructures in each task were characterized using advanced characterization techniques, such as optical microscopy, field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The microstructural characterization was completed by the electron backscattered diffraction (EBSD) technique, in order to quantify the crystallographic unit sizes and dislocation densities.En respuesta a los exigentes requisitos del mercado en términos de resistencia y tenacidad, los planchones gruesos y las tuberías suelen ser templadas y revenidas (Q&T) para varias aplicaciones. En cuanto a la producción de estos aceros de alta resistencia, el proceso de temple directo ofrece ventajas operativas y económicas en comparación con la ruta de temple convencional. En esta tesis se evalúa la aplicabilidad de la estrategia de temple desde el punto de vista de microestructura y propiedades mecánicas. Además, la adición de boro como elemento de aleación es una práctica común en aceros de alta resistencia para asegurar la templabilidad y promover microestructuras bainíticas y martensíticas. En algunos casos, la adición de boro no es suficiente para asegurar la formación de una microstructura completamente martensítica. Es por ello por lo que en determinadas ocasiones, se requiere de la adición de Nb y Mo para aumentar la eficiencia del boro. El trabajo presentado en esta tesis, es un proyecto industrial desarrollado gracias a la colaboración de la Asociación Internacional del Molibdeno (IMOA) y la acería alemana Dillinger. Esta tesis se centra en el estudio de la adición de Nb, Mo y NbMo en aceros al boro de medio carbono en términos de microestructura y propiedades mecánicas. Los resultados extraídos durante este proyecto han sido útiles para el desarrollo de nuevos grados de acero que cumplen con los requisitos más exigentes del mercado. En base a los análisis y pruebas de laboratorio realizados en el marco de la presente tesis, Dillinger realizó recientemente algunos ensayos industriales, con resultados exitosos. Con el fin de analizar el impacto de la composición química, la estrategia aplicada sobre el comportamiento de conformado en caliente, la transformación de fase y las propiedades mecánicas, se han llevado a cabo varios tratamientos termomecánicos. Mediante diferentes ensayos de laboratorio, como torsión, dilatometría y compresión plana, se ha simulado el proceso de laminación en caliente ysu posterior temple y revenido. Este proyecto se divide en tres partes principales, cada una de las partes está en línea con los diferentes pasos que involucran un proceso industrial real. La primera parte se centra en el comportamiento de conformado en caliente de los aceros estudiados y se han llevado a cabo diferentes tipos de ensayos de torsión. Se han realizado ensayos de torsión multipasada para definir las temperaturas críticas como la temperatura de no-recristalización (Tnr). Además, se han llevado a cabo ensayos de torsión de doble pasada para analizar las cinéticas de recristalización estáticas y validar diferentes ecuaciones disponibles en la literatura. La segunda parte se centra en el análisis de transformación de fase. Se han realizado ensayos de dilatometría para simular las rutas de procesamiento de enfriamiento directo (DQ) y enfriamiento convencional (CQ) se y, a partir de las curvas de dilataciónobtenidas, se han construido diagramas de transformación de enfriamiento continuo (CCT). En la tercera parte de la tesis se ha analizado la relación entre la microestructura y las propiedades mecánicas resultantes. Para ello se han realizado ensayos de compresión plana para simular el temple (Q), así como el temple y posterior revenido (Q&T). A partir de las muestras obtenidas, se han mecanizado probetas de tracción y Charpy para analizar las propiedades de resistencia y tenacidad. En cuanto a las propiedades de resistencia, se ha cuantificado la contribución de diferentes mecanismos de endurecimiento (solución sólida, tamaño de grano, densidad de dislocación, carbono en solución sólida y precipitación fina) en el límite elástico. Asimismo, se ha evaluado el impacto de diferentes parámetros microestructurales en la tenacidad (tamaño de grano, solución sólida, densidad de dislocaciones, presencia de carburos, carbono en solución sólida, precipitación fina y heterogeneidad microestructural). Además, se ha desarrollado una ecuación existente capaz de predecir la temperatura de transición frágil-dúctil (ITT50%) para microestructuras martensíticas templadas y revenidas. En cuanto a la caracterización microestructural, las microestructuras obtenidas se han caracterizado utilizando técnicas avanzadas de caracterización, como microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido (FEG-SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). La caracterización microestructural se ha completado mediante la técnica de difracción de electrones retrodispersados (EBSD), con el fin de cuantificar los tamaños de las unidades cristalográficas y la densidad de dislocaciones

Efecto de los parámetros de laminación y post-tratamiento térmico por inducción en la mejora de propiedades mecánicas de aceros microaleados.

High Strength Low Alloy (HSLA) steels are widely used in many industrial sectors such as, infrastructure edification, automotive and naval industry. These sectors demand materials that meet different requirements, which change depending on the application. In response to the demands imposed by the market, nowadays there is a severe control over the composition of the material the process parameters, which are the main factors controlling the microstructure and therefore, the mechanical properties of the material. That is the main reason why the relationship between process parameters, microstructure and mechanical properties must be studied. This thesis is framed in three research projects. “Desarrollo de las bases metalúrgicas para la simulación numérica de los procesos de laminación y el desarrollo de aceros AHSS de tercera generación”(PI-2014-1-129) financed by the Basque Government, “Nanometer-sized particle hardening of structural steels” (MAT2012-31056) financed by the Ministry of Economy and Competitiveness of Spain and “Virtual Rolling Mill” (RFSR-CT 2013-00007) of the European RFCS program. The latter has been carried out in a consortium of several universities, research centers and European companies. In all the projects, three steels with the same content of carbon but with different amount of niobium, molybdenum and titanium have been used. Firstly, the effect of the composition and the different process parameters on the mechanical properties of the hot rolled sheet coils have been studied. With that purpose, plane strain compression tests have been carried out with all the microalloyed steels of the study, modifying the coiling temperature. From the obtained samples, the generated microstructures have been analyzed via different characterization techniques: optical microscopy, field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM), transmission electron microscopy (TEM) and electron backscatter diffraction (EBSD) technique. Tensile and Charpy specimens have been machined from the plane strain compression samples to analyze the effect of the coiling temperature on the tensile and toughness properties. Afterwards, with the obtained results from the microstructural analysis and the tensile tests, the contributions of every strengthening mechanisms (solid solution, grain size, dislocation density, presence of secondary phases and fine precipitation) have been estimated for each condition of composition and coiling temperature. Likewise, an equation to predict the impact transition temperature has been developed which takes into account the effect of microstructural heterogeneity and the presence of hard secondary phases such as MA islands. Moreover, with the aim of exploring the possibility of achieving an additional microstructural refinement, the influence of the time between the last deformation pass and the accelerated cooling has been studied. Therefore, plane compression tests have been carried out modifying the final coiling temperature and the time between last deformation pass and accelerated cooling. Furthermore, in order to have a better understanding of the link between the variation of holding time and restoration processes, stress relaxation tests have been performed. In a second part, the chance of improving the tensile properties of hot rolled plates by fast induction heat treatment has been explored. Firstly, a dilatometry study has been carried out to analyze the influence of the microstructure prior to the treatment and the temperature and the holding time of the induction heat treatment. Then, plane strain compression tests have been carried out to analyze the influence of the heat treatment temperature and the microstructure prior to the treatment on the mechanical properties. Finally, as in the previous section, the contribution of each strengthening mechanisms to the yield strength has been determined for all the conditions and the ITT estimation equation developed for the hot rolled sheet coils has been applied.El uso de aceros microaleados es común en sectores industriales como la construcción de infraestructuras, la automoción, energía o la industria naval. Dichos sectores demandan materiales que cumplan diversos requisitos que varían en función de la aplicación. Como respuesta a las demandas impuestas por el mercado, hoy en día hay un férreo control sobre la composición y los parámetros de proceso, ambos, factores que controlan la microestructura generada y por lo tanto, las propiedades mecánicas finales del producto. Es por ello que se debe profundizar en la relación entre los parámetros de proceso, la microestructura y las propiedades mecánicas. El presente trabajo está enmarcado dentro de tres proyectos de investigación. “Desarrollo de las bases metalúrgicas para la simulación numérica de los procesos de laminación y el desarrollo de aceros AHSS de tercera generación” (PI-2014-1-129) financiado por el Gobierno Vasco, “Nanometer-sized particle hardening of structural steels” (MAT2012-31056) financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad y “Virtual Rolling Mill” (RFSR-CT 2013-00007) del programa europeo RFCS. Este último, llevado a cabo en un consorcio de varias universidades, centros de investigación y empresas europeas. En todos los proyectos se han utilizado tres aceros con el mismo contenido en carbono, pero microaleados con distintas cantidades de niobio, molibdeno y titanio. En una primera parte, se ha analizado el efecto de la composición química y de distintos parámetros de proceso sobre las propiedades mecánicas de bobinas de chapa laminadas en caliente. Para ello, se han realizado ensayos de compresión plana con tres aceros microaleados, variando la temperatura de bobinado. A partir de las probetas obtenidas, se han analizado las microestructuras generadas en cada caso, utilizando para ello técnicas de microscopía óptica y electrónica (FEG-SEM y TEM), así como EBSD. De las mismas probetas de compresión plana, se han mecanizado probetas de tracción y Charpy, para analizar los efectos de la temperatura de bobinado sobre las propiedades de resistencia y tenacidad. Posteriormente, con los resultados obtenidos de los análisis microestructurales y de propiedades mecánicas realizados, se ha determinado para cada condición, cuál es la contribución de cada uno de los mecanismos de endurecimiento (solución sólida, tamaño de grano, densidad de dislocaciones, precipitación y presencia de segundas fases) en el límite elástico. Asimismo, se ha desarrollado una ecuación con la que predecir la temperatura de transición dúctil-frágil en aceros microaleados, que tiene en cuenta la heterogeneidad de la microestructura y la presencia de segundas fases frágiles. Por otro lado, con la finalidad de explorar la posibilidad de conseguir un afino microestructural adicional, se ha estudiado la influencia del tiempo de mantenimiento entre la última pasada de deformación y el enfriamiento acelerado previo a la etapa de bobinado. Se ha estudiado su efecto sobre la microestructura y las propiedades mecánicas, para lo que se han realizado ensayos de compresión plana, variando los tiempos de mantenimiento, para poder después mecanizar probetas de tracción y Charpy. Por último, se han realizado ensayos de relajación en el dilatómetro con los que se ha profundizar en los procesos de restauración que tienen lugar durante el tiempo de mantenimiento. En una segunda parte, se ha estudiado la posibilidad de mejorar las propiedades de resistencia de chapas gruesas laminadas en caliente mediante la aplicación de tratamientos térmicos de inducción de muy corta duración. Primeramente, se ha realizado un estudio mediante dilatometría, donde se ha analizado la influencia de la microestructura previa a la aplicación del tratamiento y la temperatura y tiempo de tratamiento. Una vez seleccionadas las mejores condiciones se han realizado ensayos de compresión plana, donde se han desarrollado dos vías de estudio. Por un lado, se ha estudiado el efecto de la temperatura de tratamiento térmico de inducción sobre microestructuras bainíticas en los tres aceros utilizados en este trabajo. Por otro lado, se ha estudiado el efecto del tratamiento térmico sobre distintas microestructuras para el acero microaleado con titanio y molibdeno. Siguiendo la misma metodología que en el apartado anterior, se ha determinado la contribución de cada mecanismo de endurecimiento sobre el límite elástico y se ha aplicado la ecuación de estimación de la ITT desarrollada para el caso de bobinas de chapa laminadas en caliente

Efecto de los parámetros de laminación y post-tratamiento térmico por inducción en la mejora de propiedades mecánicas de aceros microaleados.

High Strength Low Alloy (HSLA) steels are widely used in many industrial sectors such as, infrastructure edification, automotive and naval industry. These sectors demand materials that meet different requirements, which change depending on the application. In response to the demands imposed by the market, nowadays there is a severe control over the composition of the material the process parameters, which are the main factors controlling the microstructure and therefore, the mechanical properties of the material. That is the main reason why the relationship between process parameters, microstructure and mechanical properties must be studied. This thesis is framed in three research projects. “Desarrollo de las bases metalúrgicas para la simulación numérica de los procesos de laminación y el desarrollo de aceros AHSS de tercera generación”(PI-2014-1-129) financed by the Basque Government, “Nanometer-sized particle hardening of structural steels” (MAT2012-31056) financed by the Ministry of Economy and Competitiveness of Spain and “Virtual Rolling Mill” (RFSR-CT 2013-00007) of the European RFCS program. The latter has been carried out in a consortium of several universities, research centers and European companies. In all the projects, three steels with the same content of carbon but with different amount of niobium, molybdenum and titanium have been used. Firstly, the effect of the composition and the different process parameters on the mechanical properties of the hot rolled sheet coils have been studied. With that purpose, plane strain compression tests have been carried out with all the microalloyed steels of the study, modifying the coiling temperature. From the obtained samples, the generated microstructures have been analyzed via different characterization techniques: optical microscopy, field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM), transmission electron microscopy (TEM) and electron backscatter diffraction (EBSD) technique. Tensile and Charpy specimens have been machined from the plane strain compression samples to analyze the effect of the coiling temperature on the tensile and toughness properties. Afterwards, with the obtained results from the microstructural analysis and the tensile tests, the contributions of every strengthening mechanisms (solid solution, grain size, dislocation density, presence of secondary phases and fine precipitation) have been estimated for each condition of composition and coiling temperature. Likewise, an equation to predict the impact transition temperature has been developed which takes into account the effect of microstructural heterogeneity and the presence of hard secondary phases such as MA islands. Moreover, with the aim of exploring the possibility of achieving an additional microstructural refinement, the influence of the time between the last deformation pass and the accelerated cooling has been studied. Therefore, plane compression tests have been carried out modifying the final coiling temperature and the time between last deformation pass and accelerated cooling. Furthermore, in order to have a better understanding of the link between the variation of holding time and restoration processes, stress relaxation tests have been performed. In a second part, the chance of improving the tensile properties of hot rolled plates by fast induction heat treatment has been explored. Firstly, a dilatometry study has been carried out to analyze the influence of the microstructure prior to the treatment and the temperature and the holding time of the induction heat treatment. Then, plane strain compression tests have been carried out to analyze the influence of the heat treatment temperature and the microstructure prior to the treatment on the mechanical properties. Finally, as in the previous section, the contribution of each strengthening mechanisms to the yield strength has been determined for all the conditions and the ITT estimation equation developed for the hot rolled sheet coils has been applied.El uso de aceros microaleados es común en sectores industriales como la construcción de infraestructuras, la automoción, energía o la industria naval. Dichos sectores demandan materiales que cumplan diversos requisitos que varían en función de la aplicación. Como respuesta a las demandas impuestas por el mercado, hoy en día hay un férreo control sobre la composición y los parámetros de proceso, ambos, factores que controlan la microestructura generada y por lo tanto, las propiedades mecánicas finales del producto. Es por ello que se debe profundizar en la relación entre los parámetros de proceso, la microestructura y las propiedades mecánicas. El presente trabajo está enmarcado dentro de tres proyectos de investigación. “Desarrollo de las bases metalúrgicas para la simulación numérica de los procesos de laminación y el desarrollo de aceros AHSS de tercera generación” (PI-2014-1-129) financiado por el Gobierno Vasco, “Nanometer-sized particle hardening of structural steels” (MAT2012-31056) financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad y “Virtual Rolling Mill” (RFSR-CT 2013-00007) del programa europeo RFCS. Este último, llevado a cabo en un consorcio de varias universidades, centros de investigación y empresas europeas. En todos los proyectos se han utilizado tres aceros con el mismo contenido en carbono, pero microaleados con distintas cantidades de niobio, molibdeno y titanio. En una primera parte, se ha analizado el efecto de la composición química y de distintos parámetros de proceso sobre las propiedades mecánicas de bobinas de chapa laminadas en caliente. Para ello, se han realizado ensayos de compresión plana con tres aceros microaleados, variando la temperatura de bobinado. A partir de las probetas obtenidas, se han analizado las microestructuras generadas en cada caso, utilizando para ello técnicas de microscopía óptica y electrónica (FEG-SEM y TEM), así como EBSD. De las mismas probetas de compresión plana, se han mecanizado probetas de tracción y Charpy, para analizar los efectos de la temperatura de bobinado sobre las propiedades de resistencia y tenacidad. Posteriormente, con los resultados obtenidos de los análisis microestructurales y de propiedades mecánicas realizados, se ha determinado para cada condición, cuál es la contribución de cada uno de los mecanismos de endurecimiento (solución sólida, tamaño de grano, densidad de dislocaciones, precipitación y presencia de segundas fases) en el límite elástico. Asimismo, se ha desarrollado una ecuación con la que predecir la temperatura de transición dúctil-frágil en aceros microaleados, que tiene en cuenta la heterogeneidad de la microestructura y la presencia de segundas fases frágiles. Por otro lado, con la finalidad de explorar la posibilidad de conseguir un afino microestructural adicional, se ha estudiado la influencia del tiempo de mantenimiento entre la última pasada de deformación y el enfriamiento acelerado previo a la etapa de bobinado. Se ha estudiado su efecto sobre la microestructura y las propiedades mecánicas, para lo que se han realizado ensayos de compresión plana, variando los tiempos de mantenimiento, para poder después mecanizar probetas de tracción y Charpy. Por último, se han realizado ensayos de relajación en el dilatómetro con los que se ha profundizar en los procesos de restauración que tienen lugar durante el tiempo de mantenimiento. En una segunda parte, se ha estudiado la posibilidad de mejorar las propiedades de resistencia de chapas gruesas laminadas en caliente mediante la aplicación de tratamientos térmicos de inducción de muy corta duración. Primeramente, se ha realizado un estudio mediante dilatometría, donde se ha analizado la influencia de la microestructura previa a la aplicación del tratamiento y la temperatura y tiempo de tratamiento. Una vez seleccionadas las mejores condiciones se han realizado ensayos de compresión plana, donde se han desarrollado dos vías de estudio. Por un lado, se ha estudiado el efecto de la temperatura de tratamiento térmico de inducción sobre microestructuras bainíticas en los tres aceros utilizados en este trabajo. Por otro lado, se ha estudiado el efecto del tratamiento térmico sobre distintas microestructuras para el acero microaleado con titanio y molibdeno. Siguiendo la misma metodología que en el apartado anterior, se ha determinado la contribución de cada mecanismo de endurecimiento sobre el límite elástico y se ha aplicado la ecuación de estimación de la ITT desarrollada para el caso de bobinas de chapa laminadas en caliente