ABSTRACT The Multiphase steels are materials with exceptional mechanical properties including high strength, excellent ductility and hardening coefficient and good conformability. These properties are related with the microstructure, which can be a combination of ferrite and martensite (Dual phase steels) or more complex microstructures with ferrite, bainite, martensite and retained austenite as in TRIP steels. One of the most important stages on the fabrication of multiphase steels is the intercritical austenization step which is performed between the A1 and A3 temperatures. This step determines the amount and chemistry (especially carbon) of the high temperature austenite. Aiming to study the intercritical austenization step, steels with variations in carbon (0.2-0.5wt%) and silicon (1.4-2.0wt%) were manufactured and dilatometric studies were conducted. The results allowed to stablish the intercritical austenization temperature (IAT) according with the needed amount of high temperature austenite. Also, the variation in chemistry of the high temperature austenite was studied as a function of the intercritical austenization temperature. (IAT) The results were analyzed according with the possibilities of the step after austenization, i.e., quenching or austempering and its impact on the microstructure and properties of the heat treated alloys.

RESUMEN Los aceros multifásicos son una familia de materiales con propiedades mecánicas excepcionales que incluyen alta resistencia mecánica, excelente ductilidad e índice de endurecimiento y buena conformabilidad. Estas propiedades están relacionadas con la microestructura, que puede ser desde combinaciones de ferrita y martensita (aceros dúplex) hasta microestructuras complejas con presencia de ferrita, bainita, martensita y austenita retenida como en el caso de los aceros TRIP. Una de las etapas fundamentales en la fabricación de estos aceros es la austenización intercrítica que se produce entre las temperaturas A1 y A3, de la cual depende la fracción de austenita de alta temperatura y la composición química de las fases, en especial el contenido de carbono. Con el fin de estudiar esta etapa del tratamiento térmico se fabricaron aceros con variaciones en la concentración de carbono (0.2-0.5%) y silicio (1.4-2.0%) y se realizaron ensayos dilatométricos. Los resultados permitieron establecer las temperaturas adecuadas de tratamiento térmico intercrítico de acuerdo con la fracción de austenita de alta temperatura deseada. Además, se realizó un estudio de las variaciones en la composición química de la austenita en función de la temperatura de austenización intercrítica (TAI). Los resultados se analizaron a la luz de las posibilidades para las etapas posteriores que incluyen temple o austemperado y su posible impacto en la microestructura y las propiedades mecánicas de las aleaciones tratadas térmicamente.

ABSTRACT A steel with nominal composition 0.25C, 1.9Si, 0.63Mn, 1.5Cr was manufactured using an induction furnace. The as-cast alloy was homogenized and the temperatures of austenite start (AC1) and finish (AC3) during heating were determined by dilatometric analyses. Two intercritical austenitization temperatures were selected, which were used to perform partial austenization followed by isothermal treatment in a salth bath. The heat treated steel was characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, and x-ray diffraction. The microstructures contained proeutectoid ferrite, martensite, bainite and nanometric retained austenite. These steels were subjected to plastic deformation by cold rolling to evaluate the stability of the retained austenite under strain. It was found that the fraction of retained austenite increased and its stability under deformation conditions decreased as the intercritical austenitized temperature diminished. The combination of intercritical austenization followed by low temperature austempering on an alloy with suitable chemical composition allowed to obtain steels that combine the microstructures of TRIP and Nanobain steels.

RESUMEN Se fabricó un acero de composición 0.25C, 1.9Si, 0.63Mn, 1.5Cr utilizando un horno de inducción. La aleación as-cast se homogenizó y se determinaron las temperaturas de inicio (AC1) y finalización (AC3) de la austenita durante el calentamiento mediante dilatometría. Se seleccionaron dos temperaturas de austenización intercrítica, que se utilizaron para realizar tratamientos térmicos de austenización parcial seguidos de tratamiento isotérmico en sales fundidas. Se caracterizaron los aceros tratados térmicamente con microscopia óptica, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos x. Las microestructuras obtenidas fueron multifásicas con ferrita proeutectoide, martensita, bainita y austenita retenida de tamaño nanométrico. Los aceros obtenidos fueron deformados plásticamente por laminación en frio para evaluar la estabilidad de la austenita bajo condiciones de deformación. Se encontró que la fracción de austenita retenida aumentó y su estabilidad bajo condiciones de deformación disminuyó, al disminuir la temperatura de austenización intercrítica. La combinación de austenización intercrítica seguida de austemperado a baja temperatura de una aleación con la composición química adecuada, permitió obtener aceros que combinan la microestructura de los aceros TRIP y NANOBAIN.

ABSTRACT The effect of using acetylene as a carbon source in the gas carburization of AISI/SAE 8620 steel was evaluated in this work. For this purpose, a gaseous carburizing system was designed and manufactured with the following characteristics: controlled production of a carburant gaseous atmosphere, inert and hermetic isothermal reaction zone and carbon/oxygen probe for the control of carbon potential (Cp) during the carburization cycle. An atmosphere composed of synthetic endothermic gas with composition of 40%H2, 40%N2 and 20%CO and constant flow of 100 cm3/min and acetylene variations with flows of 40cm3/min, 65cm3/min and 85cm3/min was used. These gases were injected into the reactor at 900°C and held for three hours. The acetylene gas was selected as the carbon-enriching agent in the atmosphere, due to the high decomposition ratios of these molecules and the low tendency to develop polymerization reactions. The characterization of the carburized steels was performed by optical microscopy (OM), optical emission spectrometry (OES) and Vickers microhardness tests (HV). The results show that there is a great efficiency and control in the carbon transfer during the carburization cycle, favoring the optimization of resources and processing times.

RESUMEN En este trabajo fue evaluado el efecto del uso de acetileno como fuente de carbono en la carburización gaseosa del acero AISI/SAE 8620. Para esto se diseñó y fabricó un sistema de carburización gaseosa con las siguientes características: producción controlada de una atmósfera gaseosa carburante, zona de reacción isotérmica inerte y hermética y sonda de carbono/oxígeno para el control del potencial de carbono (Cp) durante el ciclo de carburización. Se utilizó una atmósfera compuesta por un gas endotérmico sintético de composición 40%H2, 40%N2 y 20%CO con flujo constante de 100 cm3/min y variaciones de acetileno con flujos de 40cm3/min, 65cm3/min y 85cm3/min. Estos gases se inyectaron en el reactor a 900ºC y se sostuvieron por tres horas. Se seleccionó gas acetileno como agente enriquecedor de carbono en la atmósfera debido a los elevados ratios de descomposición que presentan estas moléculas y a la baja tendencia a desarrollar reacciones de polimerización. La caracterización de los aceros carburizados se realizó mediante microscopia óptica (MO), espectrometría de emisión óptica (EEO) y ensayos de microdureza Vickers (HV). Los resultados revelan que existe una gran eficiencia y control en la transferencia de carbono durante el ciclo de carburización, favoreciendo la optimización de recursos y tiempos de proceso.