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El acero al silicio es una aleación de importancia industrial, caracterizada por propiedades magnéticas blandas, bajas pérdidas por corrientes de Foucault y baja magnetostricción. Los aceros al silicio tienen ciclo de histéresis estrecho, lo que es una ventaja en aplicaciones con campos electromagnéticos, como transformadores, generadores, núcleos de motores eléctricos y otros componentes industriales. A pesar de su incomparable valor industrial, no hay convenio sobre la estructura atómica del acero al silicio. Obtener mayor conocimiento sobre los procesos de orden no sólo podría explicar las propiedades magnéticas sino que también podría abrir vías para la reducción de sus características más débiles, como su fragilidad, la cual afecta negativamente a la fabricación del acero al silicio y se asocia con altos costes de producción. Esta revisión resume los últimos conocimientos sobre orden en acero al silicio y describe las técnicas experimentales más importantes usadas para estudiar su estructura. Además, se da una explicación sobre la construcción de la parte rica en hierro del diagrama de fases del Fe-Si. Por último se ilustra la influencia del orden en las propiedades magnéticas y mecánicas.

La predicción del comportamiento mecánico de aceros laminados en caliente es un aspecto importante durante el procesamiento industrial. En el presente trabajo, las tensiones necesarias para el proceso de laminado, fueron estimadas usando tres métodos, el primero de los cuales se basa en la aplicación del modelo de Sellars, que toma en cuenta el coeficiente de fricción y el límite elástico. El segundo método, estima la tensión de laminado a partir de la tensión promedio obtenida durante los ensayos de tracción. El tercer método, estima la tensión de laminado a partir de los datos de potencia consumida por el equipo de laminación. Esta metodología fue aplicada en este estudio a un acero al carbono. La conclusión de este trabajo es que los resultados obtenidos por los métodos basados en el modelo de Sellars y de la potencia consumida, son coincidentes, en tanto que el método basado en la tensión de tracción, presenta valores ligeramente menores a los predichos por los otros modelos.

La industria del automóvil se enfrenta a una creciente demanda de vehículos de pasajeros más eficientes. Con el fin de disminuir el consumo de energía y la contaminación ambiental, el peso del vehículo tiene que ser reducido, al mismo tiempo que se garantizan altos niveles de seguridad. Ante esta situación, la elección de material se convierte en una decisión crucial en el diseño del vehículo. Como respuesta a las necesidades del sector automovilístico, nuevos aceros avanzados y de alta resistencia, han sido desarrollados por la industria siderúrgica. Dichos tipos de acero ofrecen un excelente equilibrio de precio, peso y propiedades mecánicas.

Se tomaron muestras de acero al C-Mn-Si disponible en el mercado y mediante un proceso de laminación en caliente y bobinado, se obtuvo acero Dual Phase con microestructura y propiedades mecánicas dentro del rango teórico esperado de este material. El proceso termomecánico consistió en producir una fuerte reducción a temperaturas mayores a Ar3, mediante pasadas de laminación sucesivas, para posteriormente enfriar el acero durante aproximadamente 5 s, (a una velocidad de 20 °C/s) en el rango de equilibrio α+γ. La temperatura Ar3, medida mediante calorimetría diferencial de barrido, fue de 890 °C. A continuación se realizó un temple en el rango de temperaturas de bobinado (550-675 °C), enfriando posteriormente las muestras de acuerdo a una curva pre establecida, que corresponde a la curva de enfriamiento real de una bobina. La caracterización microestructural de las muestras obtenidas, se realizó mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y microscopía de fuerza atómica. Adicionalmente se realizó una medición de texturas mediante difracción de rayos X, para el estudio de las orientaciones resultantes, producto de la variación de la temperatura de término de laminación (TTL) y la temperatura de bobinado (TB), determinándose cómo afectan estas variables a las distintas componentes de texturas. Se complementó la información microestructural con los valores de los índices de anisotropía normal y planar, medidos de acuerdo a la norma ASTM E-517. Se correlacionaron las intensidades de las componentes de texturas encontradas con los valores de los índices de anisotropía, encontrándose que sólo es posible producir leves mejoras en el índice de anisotropía normal, a través de una combinación apropiada de las temperaturas de término de laminación y de bobinado.

Los aceros eléctricos se usan, normalmente, en la construcción de motores eléctricos y transformadores debido a sus suaves propiedades magnéticas. Una de las tendencias actuales es producir aceros con contenidos mayores de silicio y/o aluminio (por encima de un 3 %, en peso) para reducir las pérdidas magnéticas a través del incremento de la resistividad eléctrica. Una de las desventajas de producir este tipo de aceros con altos contenidos de silicio y/o aluminio es el agrietamiento producido en el material durante el proceso de laminado en frío. Para incrementar el contenido de silicio y/o aluminio en aceros con bajos contenidos de estos elementos de aleación, se sugiere un procedimiento alternativo de producción que se basa, fundamentalmente, en depositar un recubrimiento rico en silicio y/o aluminio, en la superficie del acero. Por ejemplo, uno de los métodos utilizados es sumergir el material en una aleación liquida de Al-Si, seguido de un recocido para promover la difusión del aluminio y el silicio del recubrimiento al acero. Este proceso de difusión modifica, sustancialmente, la microestructura y, a su vez, deteriora las propiedades magnéticas y mecánicas. Algunos de los resultados obtenidos como parte del esfuerzo para optimizar este nuevo método de producción y sus efectos en los posibles cambios de la microestructura y propiedades, se presentan y analizan en este trabajo.

Los aceros eléctricos con alto contenido en silicio (hasta 6,5 % Si) son difíciles de procesar usando procedimientos convencionales: fenómenos de ordenamiento hacen que el material sea muy frágil para ser laminado en frío. El proceso de "inmersión en caliente y recocido de difusión" es una vía alternativa para obtener aceros de alto contenido en silicio (Si) y, eventualmente, también aluminio (Al), evitando los problemas durante la laminación. Los substratos con hasta 3,5 m'% de silicio se sumergen en un baño hipereutéctico de ALSi para depositar en su superficie una capa rica en silicio. Un recocido posterior permite lograr diferentes perfiles de concentración de este último como, por ejemplo, concentración homogénea de 6,5 % en todo el espesor o perfiles específicos con por ejemplo 6,5 % de Si en la superficie y 3,5 % en el interior de la lámina. En estos materiales se obtuvieron excelentes valores, en cuanto a pérdidas eléctricas.

Cuatro aleaciones Fe-Si en el rango de concentraciones 3,3-6,3 wt. % Si se fabricaron para estudiar su deformabilidad en frío. A partir del material colado se prepararon probetas cilíndricas que fueron ensayadas por compresión en una máquina servo-hidraúlica diseñada para mantener constante la velocidad de deformación durante el test. Los resultados proporcionaron información sobre el endurecimiento del material y confirmaron que la deformabilidad disminuye al aumentar el contenido en silicio. A partir de las curvas esfuerzo-deformación se dedujeron ecuaciones constitutivas, cuyos parámetros resultaron ser función de la concentración de silicio. El material deformado presentó un fuerte maclaje, mayor para las aleaciones más ricas en silicio.

El acero eléctrico al silicio, en tomo al 6,5 %, en masa de Si, es un material óptimo para aplicaciones de materiales magnéticos suaves. Sin embargo, la fragilidad que aparece por encima del 3,5 % de silicio hace muy difícil el procesamiento en frío. Generalmente, se cree que la fragilidad es causada por fenómenos de orden/desorden. Para estudiar los procesos de ordenamiento en aleaciones Fe-Si de, hasta 11,7 %, en masa de Si, se usó la espectroscopia Mössbauer. Se ha determinado el tipo y grado de orden y los resultados muestran que las aleaciones estudiadas nunca son soluciones desordenadas y que su grado de orden aumenta con el contenido en silicio. Además, se analizó el efecto del procesamiento termomecánico, incluyendo etapas de laminado en caliente y frío. Se muestra que el enfriamiento lento favorece el orden B2, mientras que el enfriamiento rápido hace lo contrario. Por otra parte, la laminación en frío tiende a causar desorden en las aleaciones.

En el presente trabajo se estructura de manera racional el cúmulo de datos experimentales extraídos, ya sea de laboratorio o de la planta de laminado en caliente de aceros, perteneciente a la industria siderúrgica local. Se realizó una modelización, basada en la técnica de elementos finitos, de las curvas de enfriamiento de estos aceros durante la etapa de bobinado. Con las curvas de enfriamiento obtenidas con esta técnica se calculó, a partir de un modelo cinético, la fracción precipitada de nitrógeno. Paralelamente, con los datos de composición química y porcentaje de reducción durante el laminado en caliente, se estableció un modelo capaz de predecir el tamaño de grano ferrítico final tras esta etapa. Mediante este valor de tamaño de grano y los resultados de nitrógeno libre, obtenidos a partir del modelo, más la composición química y las variables de proceso, se estimaron los valores de límite elástico y resistencia máxima a tracción. Los parámetros así obtenidos han sido validados con datos, tanto de laboratorio como de planta. Se realizó, además, una prueba estadística para respaldar la relación entre valores experimentales y predichos de las distintas propiedades modelizadas. Finalmente, las diferentes ecuaciones y algoritmos empleados se han integrado en un programa sencillo, fácil de usar y que permite, no sólo predecir propiedades mecánicas y microestructurales sino, también, realizar análisis de sensibilidad. Este tipo de análisis, a su vez, permite introducirse en la fabricación de nuevos materiales.

Es difícil procesar aceros eléctricos de alto contenido en silicio (>3,5 % Si). Esto se debe principalmente, a problemas de fragilidad, aparición de grietas durante la laminación y oxidación. Sin embargo, existe un importante mercado para este tipo de acero en aplicaciones eléctricas debido a la favorable influencia que ejerce el Si sobre la magnetoestricción, las pérdidas eléctricas y la resistividad eléctrica. Como proceso alternativo, se sumergieron substratos de acero con 3 % de silicio en una aleación hipereutéctica Al-25 % Si, en un simulador de recubrimiento por inmersión en caliente. En los ensayos se utilizaron diferentes tiempos de precalentamiento y de inmersión. En la segunda fase de la investigación se llevaron a cabo recocidos de difusión en el mismo simulador para difundir una cantidad suficiente de Si en el acero. Las capas obtenidas y el substrato se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido y análisis EDS observándose que: • en todas las capas aparecen fases intermetálicas de acuerdo al diagrama ternario Fe-Si-Al. • se forma la estructura ordenada DO3 (Fe3Si), si el tiempo de inmersión y/o de difusión es suficiente, evidenciándose la difusión del silicio. • por doble inmersión se obtienen grandes áreas de Si puro en la capa depositada. • todavía no se lograron en los experimentos realizados concentraciones homogéneas de silicio en todo el espesor del substrato. • cálculos teóricos demuestran que gradientes de Si en el acero también mejoran las propiedades magnéticas considerablemente.

The Atomic Force Microscope (AFM) has been successfully used for the characterisation of the surface topography of a very wide range of materials. The AFM is an interesting technique to study the surface of materials and specifically to study surface effects in steel, e.g. after polishing and/or after etching. This technique allows not only to study the topography of the samples, but it is also a useful tool to obtain structural details of surfaces and for the identification of different phases. In this paper, some applications are shown concerning the study of the microstructure of multiphase-steels.El Microcopio de Fuerza Atómica (AFM) es utilizado en la caracterización topográfica de una gran variedad de materiales. El AFM es una interesante técnica para el estudio de la superficie de los aceros, ya sea con ataque químico o no. Esta técnica es también una útil herramienta para obtener detalles estructurales en las superficies y en la identificación de fases. En este trabajo algunas de estas aplicaciones son mostradas en el estudio de la microestructura de aceros multifásicos.