El acero al boro se refiere al acero aleado con una pequeña cantidad de boro , generalmente menos del 1 por ciento. La adición de boro al acero aumenta enormemente la templabilidad de la aleación resultante.
Descripción
El boro se agrega al acero como ferroboro (~ 12-24% B). Como la adición de ferroboro carece de elementos protectores, generalmente se agrega después de que se hayan agregado los captadores de oxígeno. También existen aditivos patentados con captadores de oxígeno / nitrógeno; uno de ellos contiene 2% de B más Al, Ti, Si. [1] El oxígeno, el carbono y el nitrógeno reaccionan con el boro del acero para formar B 2 O 3 ( trióxido de boro ); Fe 3 (CB) ( boroncementita de hierro ) y Fe 23 (CB) 6 ( borocarburo de hierro ); y BN ( nitruro de boro ) respectivamente. [2]
Templabilidad
El boro soluble se distribuye en los aceros a lo largo de los límites de los granos. Esto retarda las transformaciones γ-α (transformación de austenita a ferrita) por difusión y, por lo tanto, aumenta la templabilidad , con un rango óptimo de ~ 0,0003 a 0,003% B. [1] Además, se ha encontrado que el Fe 2 B precipita en los límites de los granos, lo que también puede retardar las transformaciones γ-α. [1] A valores de B más altos se cree que se forma Fe 23 (CB) 6 , lo que promueve la nucleación de ferrita y, por lo tanto, afecta negativamente a la templabilidad. [1]
El boro es eficaz en concentraciones muy bajas: 30 ppm de B pueden reemplazar un 0,4% Cr, 0,5% C o 0,12% V equivalentes. [2] También se ha demostrado que 30 ppm B aumentan la profundidad de endurecimiento (~ + 50%) en un acero de baja aleación: se cree que se debe a su retraso en la descomposición de la austenita a estructuras más blandas de bainita , ferrita o perlita al enfriarse después de un tratamiento de austenización. [2]
La presencia de carbono en el acero reduce la efectividad relativa del boro para promover la templabilidad. [2]
Por encima de 30 ppm, el boro comienza a reducir la capacidad de endurecimiento, aumenta la fragilidad y puede causar acortamiento por calor . [2]
Diagrama de fases
El diagrama de fase de Fe-B tiene dos puntos eutécticos: al 17% (mol) de pf 1149 ° C; y 63,5% de boro, pf ~ 1500ºC. Hay un pico de pf a 1: 1 de Fe: B, y una inflexión al 33% de B, correspondientes a FeB y Fe 2 B respectivamente. [1]
Se cree que la solubilidad del boro en el acero es de 0.021% a 1149 ° C, cayendo a 0.0021% a 906 ° C. [1] A 710 ° C, solo el 0,00004% de boro se disuelve en γ-Fe ( austenita ). [1]
Usos
Los aceros aleados al boro incluyen aceros al carbono, de baja aleación, incluidos HSLA , carbono-manganeso y aceros para herramientas. [2] Debido a la alta absorción de neutrones del boro, el boro se agrega a los aceros inoxidables utilizados en la industria nuclear, hasta un 4%, pero más típicamente de 0,5 a 1%. [2]
Los aceros al boro encuentran uso en la industria del automóvil, generalmente como elementos de refuerzo, como alrededor de los marcos de las puertas y en los asientos reclinables. A mediados de la década de 2000, era de uso común por parte de los fabricantes de automóviles europeos. [3] La introducción de elementos de acero al boro presentó problemas para los rescatistas en la escena del accidente, ya que su alta resistencia y dureza resistieron muchas herramientas de corte convencionales (cizallas hidráulicas) que se usaban en ese momento. [3] [4]
El acero plano al boro para uso automotriz se estampa en caliente en moldes enfriados desde el estado austenico (obtenido por calentamiento a 900-950C). Un acero típico 22MnB5 muestra un aumento de 2.5x en la resistencia a la tracción después de este proceso, desde una base de 600MPa. El estampado se puede realizar en una atmósfera inerte; de lo contrario, se forman incrustaciones abrasivas; alternativamente, se puede utilizar un revestimiento protector de Al-Si. [5] (ver acero aluminizado ). La introducción de acero al boro de manganeso suave estampado en caliente de alta resistencia a la tracción (22MnB5) (hasta 1200MPa de resistencia a la tracción, resistencia máxima a la tracción 1500MPa) permitió el ahorro de peso a través del calibre descendente en la industria automovilística europea. [6]
El acero al boro se utiliza en los grilletes de algunos candados para resistencia al corte. [7] Los candados de acero al boro con grilletes de suficiente grosor (15 mm o más) son muy resistentes a las sierras para metales, los cortadores de pernos y los martillos, aunque se pueden derrotar con una amoladora angular.
Ver también
Referencias
- ↑ a b c d e f g "Boro in Steel: Part One" , www.totalmateria.com , noviembre de 2007
- ^ a b c d e f g "Boro in Steel: Part Two" , www.totalmateria.com , diciembre de 2007
- ^ a b Watson, Len, "Boron Steel in Vehicles" (PDF) , www.resqmed.com , archivado desde el original (PDF) el 2018-12-22 , consultado el 2019-05-17
- ^ "Acero al boro en vehículos" (PDF) , Documento técnico 01/14 Acero al boro , Organización de rescate Irlanda (1)
- ^ Altan, Taylan (enero de 2007), "Actualización de I + D: aceros aleados con boro para estampado en caliente para piezas de automóviles - Parte II" , Stamoing Journal
- ^ Taylor, T .; Fourlaris, G .; Evans, P .; Bright, G. (2014), "Acero al boro de ultra alta resistencia de nueva generación para tecnologías de estampado en caliente automotriz", Ciencia y tecnología de materiales , 30 (7): 818–826, doi : 10.1179 / 1743284713Y.0000000409
- ^ "Elija el mejor candado" , www.masterlock.com , Master Lock
Otras lecturas
- Taylor, T .; Fourlaris, G .; Evans, P .; Bright, G. (2014), "Acero al boro de ultra alta resistencia de nueva generación para tecnologías de estampado en caliente automotriz", Ciencia y tecnología de materiales , 30 (7): 818–826, doi : 10.1179 / 1743284713Y.0000000409