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Aceros TRIP (TRansformation Induced Plasticity)

Presentación

Los aceros TRIP se caracterizan por un equilibrio entre resistencia y ductilidad especialmente elevado que se deriva de su microestructura. Por esta razón, estos aceros son muy apreciados para la elaboración de piezas de estructura y de refuerzo de formas complejas. Esta microestructura, formada por una matriz ferrítica dúctil en la que se encuentran islotes de bainita dura y de austenita residual, permite obtener alargamientos elevados gracias a la transformación de dicha austenita residual en martensita por efecto de la deformación plástica (efecto TRIP: «Transformation Induced Plasticity»). Este efecto TRIP confiere a estos aceros un equilibrio excelente entre resistencia y ductilidad.

La capacidad de consolidación de estos aceros es considerable, lo que les confiere una buena aptitud para la distribución de las deformaciones y, por consiguiente, una buena estampabilidad.

Durante las etapas de fabricación de las piezas, la resistencia al límite de elasticidad del acero TRIP aumenta de forma importante en relación con su valor de referencia sobre el metal plano, y a la vez sobre el efecto de las deformaciones locales de estampabilidad y del efecto BH (Bake Hardening) durante el proceso de pintura. Estos efectos se pueden emplear para optimizar el diseño de la pieza, sobre todo su comportamiento en caso de accidente. Ver más abajo.

Aplicaciones

Gracias a su fuerte capacidad de absorción de la energía y a su buena resistencia a la fatiga, la gama de aceros TRIP está especialmente adaptada a las piezas de estructura y de seguridad tales que travesaños, largueros, refuerzos de pie central, armazones o refuerzos de parachoques.

ArcelorMittal dispone de un conjunto de datos relativos a la conformación y a las propiedades de uso de la familia de aceros TRIP. Para integrar este acero desde la fase de diseño, un equipo de expertos puede realizar estudios específicos basados en modelizaciones o en ensayos experimentales.

  • Refuerzo de pie central en CR450Y780T-TR-EG (esp.: 1,2 mm)

  • Travesaño de parachoques en CR450Y780T-TR-EG (esp.: 1,6 mm)

Designación y norma

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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico Euronorms VDA 239-100 JFS ABNT NBR
CR400Y690T-TR TRIP700 HCT690T (+ZE,+Z) CR400Y690T-TR (-UNC,-EG,-GI) TRIP700
CR450Y780T-TR TRIP800 HCT780T (+ZE, +ZF) CR450Y780T-TR (-UNC,-EG,-GA) JSC780T TRIP800
  • Euronorms

    Sin revestir (EN 10338: 2015): Nombre del grado de acero
    Electrogalvanizado (EN 10338: 2015 + EN 10152: 2017): Nombre del grado de acero+ZE
    Galvanizado recocido (EN 10346: 2015): Nombre del grado de acero+ZF
    Extragal® (EN 10346: 2015): Nombre del grado de acero+Z

  • VDA 239-100

    Sin revestir: Nombre del grado de acero-UNC
    Electrogalvanizado: Nombre del grado de acero-EG
    Galvannealed: Nombre del grado de acero-GA
    Extragal®: Nombre del grado de acero-GI

Propiedades mecánicas

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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico Dirección Límite de elasticidad Rp0.2 (MPa) Resistencia a la tracción Rm (MPa) Tipo 1 Mín. A50mm (%) Tipo 2 Mín. A80mm (%) Tipo 3 Mín. A50mm (%) Mín. BH2 MPa n10-20/Ag
CR400Y690T-TR TRIP700 RD 400 - 520 690 - 800 25 24 26 40 0,19
CR450Y780T-TR TRIP800 RD 450 - 570 780 - 910 22 21 23 40 0,16

A80mm %: Porcentaje de elongación tras la fractura usando una muestra con longitud de referencia L0 = 80 mm (ISO 6892-1 tipo 2 [EN20x80])
A50mm %: Porcentaje de elongación tras la fractura usando una muestra con longitud de referencia L0 = 50 mm (ISO 6892-1 tipo 1 [ASTM12,5x50] o tipo 3 [JIS25x50])
A%: Porcentaje de elongación tras la fractura usando una muestra proporcional con L0 = 5,65 (So)1/2
Ag %: Porcentaje de extensión del plástico con la fuerza máxima
BH2: Aumento del límite elástico entre una condición de referencia después de un 2 % de tensión previa del plástico y la condición obtenida tras un tratamiento de calor (170°C-20 minutos)

  • Microestructura típica del CR450Y780T-TR-EG (proporción de austenita residual de aprox. 18 %)

  • Microestructura típica del CR400Y690T-TR-GI (proporción de austenita residual de aprox. 10 %)

Composición química

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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico Máx. C (%) Máx. Si (%) Máx. Mn (%) Máx. P (%) Máx. S (%) Al (%) Máx. Cu (%) Máx. B (%) Máx. Ti + Nb (%) Máx. Cr + Mo (%)
CR400Y690T-TR TRIP700 0,24 2,0 2,2 0,05 0,01 0,015 - 2,0 0,2 0,005 0,2 0,6
CR450Y780T-TR TRIP800 0,25 2,2 2,5 0,05 0,01 0,015 - 2,0 0,2 0,005 0,2 0,6

Disponibilidad global


En desarrollo     Sometido a ensayos por el cliente     Disponible en calidad de pieza no visible     Disponible en calidad de pieza visible y no visible (Z)    

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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico Sin revestir (-UNC) Extragal® (-GI) Galvannealed (-GA) Electrocincado (-EG) Jetgal® (-ZV)
CR400Y690T-TR TRIP700
CR450Y780T-TR TRIP800
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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico Sin revestir (-UNC) Extragal® (-GI) Electrocincado (-EG) Jetgal® (-ZV)
CR400Y690T-TR TRIP700
CR450Y780T-TR TRIP800
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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico Extragal® (-GI) Galvannealed (-GA)
CR400Y690T-TR TRIP700
CR450Y780T-TR TRIP800
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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico Extragal® (-GI)
CR400Y690T-TR TRIP700
CR450Y780T-TR TRIP800
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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico
CR400Y690T-TR TRIP700
CR450Y780T-TR TRIP800
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Denominación de ArcelorMittal Nombre genérico
CR400Y690T-TR TRIP700
CR450Y780T-TR TRIP800

Conformación

Los aceros TRIP presentan una gran ductilidad, con respecto a su nivel de resistencia a la tracción. Por ejemplo, el CR450Y780T-TR presenta un alargamiento distribuido similar al de un acero ArcelorMittal 04.

La siguiente figura presenta un ejemplo de una curva límite de conformación para los aceros CR400Y690T-TR et CR450Y780T-TR de 1,5 mm de espesor. Ofrecen una conformabilidad superior a un acero CR330Y590T-DP de resistencia inferior.

Curva límite de conformación de los aceros CR400Y690T-TR-GI y CR450Y780T-TR-EG (esp.: 1,5 mm) (El modelo ArcelorMittal para Europa)

Curva límite de conformación de los aceros CR400Y690T-TR-GI y CR450Y780T-TR-EG (esp.: 1,5 mm) (El modelo de Keeler para Norteamérica)

No dude en consultarnos si necesita información sobre la conformación de la gama de aceros TRIP.

Soldabilidad

Soldadura por puntos

Los aceros TRIP pueden soldarse mediante los procedimientos clásicos con una adaptación de los parámetros del proceso.

A título indicativo, tenemos un ejemplo de parámetros de soldadura por puntos sobre aceros TRIP 690 Extragal® y TRIP 780 EZCR400Y690T-TR-GI y CR450Y780T-TR-EG sobre la base de combinaciones homogéneas, de acuerdo con la norma ISO 18278-2:

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Denominación de ArcelorMittal Revestimiento Espesor (mm) Diámetro de soldadura (mm) Esfuerzo de tracción puro (kN) Esfuerzo de tracción a cizallamiento (kN)
CR400Y690T-TR Extragal® 1,0 6,5 6,7 13
CR450Y780T-TR Electrogalvanised 1,0 6,7 5,5 13,7

Soldadura por arco MAG

La soldadura por arco MAG (Metal Active Gas) utiliza un alambre de aportación fusible bajo protección gaseosa activa. Puede utilizarse para espesores superiores a 0,8 mm. La soldabilidad MAG del CR450Y780T-TR ha sido determinada a partir de CMOS (Caracterización de Modalidad Operativa de Soldadura basada en la norma EN 228 y EN 25817) sobre ensambles a tope en 1,5 mm de espesor. La energía de soldadura utilizada es del orden de 2 kJ/cm.

La composición química del CR450Y780T-TR conduce a un Ceq típico relativamente alto, del orden de 0,50. No obstante, no es necesario tomar ninguna precaución especial respecto a los riesgos de fisurado en frío. Los finos espesores utilizados (< 2 mm) minimizan las tensiones de embridado durante la soldadura.

La combinación más adecuada para la soldadura MAG del CR450Y780T-TR en la gama de espesor del orden de 1,5 mm es la siguiente:

  • Alambre de aportación de tipo G3Si1 según EN 440
  • Gas de protección argón + 8 % de CO₂
  • (M21 según EN 439)

Las CMOS muestran que el comportamiento global de la soldadura es satisfactorio respecto a los criterios de resistencia mecánica impuestos por las normas, en el sentido de que:

  • Los plegados aguantan a 120° y se fisuran por el envés a 180°,
  • En los ensayos de tracción, todas las roturas están localizadas en el metal de base gracias a la dilución metal de base / metal de aportación, incluso con el alambre G3Si1.

Soldadura láser

Las pruebas realizadas con soldadura láser no han presentado dificultades particulares. La soldadura láser por solapamiento está especialmente bien adaptada a las uniones TRIP/TRIP.

Con base en una amplia experiencia en la caracterización de sus productos, ArcelorMittal puede proporcionarle la asistencia técnica necesaria para adaptar los parámetros de soldadura a cualquier producto de la gama TRIP.

Resistencia a la fatiga

Teniendo en cuenta su elevada resistencia mecánica, los aceros TRIP ofrecen propiedades de resistencia a la fatiga muy interesantes comparadas con las de los aceros corrientes.

Por ejemplo, los 2 gráficos siguientes representan las curvas de Wöhler de distintos aceros TRIP. Se expresan en términos de esfuerzo máximo en función del número de ciclos aplicados. Se obtienen según 2 relaciones de carga, en tracción alterna simétrica R=1 o en tracción repetida R = 0,1.

El gráfico siguiente representa las curvas oligocíclicas o curvas EN de estos mismos aceros. Se expresan en amplitud de deformación según el número de alternancias (un ciclo corresponde a 2 alternancias). Otros datos de fatiga con un mayor o menor número de ciclos están disponibles previa solicitud.

ArcelorMittal puede poner a disposición de sus clientes una base de datos incluye el rendimiento en fatiga de los aceros de la gama TRIP.

Resistencia al choque

Por sus cargas de rotura muy elevadas, los aceros TRIP son especialmente buenos para la elaboración de piezas que deben absorber energía durante un choque.

Los aceros TRIP han sido caracterizados en compresión axial a una velocidad de impacto de 56km/h. Para ello, se usan muestras de geometría omega cerradas con una placa soldada por puntos. Estos ensayos han mostrado un excelente comportamiento al choque de dichos aceros.

Potencial de aligeramiento en relación con un acero CR340LA (referencia)

Potencial de aligeramiento en relación con un acero CR340LA (referencia)

Estos resultados se obtienen con muestras fabricadas mediante plegado. La consolidación en la estampación tiene un efecto altamente benéfico sobre el potencial de absorción de energía de esta calidad. Con el fin de sacar el mejor partido posible de los aceros TRIP, conviene tener en cuenta desde el diseño de las piezas las características del metal tras la conformación (consolidación), y no las del metal sin deformar. Los ensayos de aplastamiento en probetas estampadas han mostrado tener un aumento del 9 % de la energía absorbida con respecto a la solución plegada.

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