EoW May 2012

Articolo tecnico Effetti delle leghe di boro sull’evoluzione microstrutturale e sulle proprietà meccaniche del filo ad alto tenore di carbonio A cura di Emmanuel De Moor, Advanced Steel Processing and Products Research Centre, e Walther Van Raemdonck, NV Bekaert SA

Riassunto Le leghe di boro sono frequentemente applicate all’acciaio a basso tenore di carbonio per legare l’azoto libero ed evitare l’invecchiamento causato da deformazione con conseguente miglioramento della duttilità (torsionale) dei prodotti a base di filo. Il presente articolo analizza gli effetti delle leghe di boro sugli acciai ad alto tenore di carbonio (0,80 % peso). Sono state preparate delle colate in laboratorio con il boro con rapporti di boro e azoto di 1:1 e 2:1, oltre ad una colata di riferimento. Il materiale è stato laminato a caldo, trafilato, patentato e ulteriormente trafilato fino a raggiungere la dimensione di 1mm. Sono state valutate leproprietàmeccaniche e la caratterizzazione microstrutturale in ciascuno stadio intermedio. Erano evidenti effetti limitati delle leghe di boro sulle proprietà meccaniche. Introduzione Sempre più spesso e specialmente nel Nord America, viene utilizzato il forno elettrico ad arco per le operazioni di produzione di

B + N = BN (1) e la relativa stechiometria corrisponde ad un rapporto B:N di 11:14 o 0,79 a seconda dei pesi atomici del boro e dell’azoto. Per questo studio, sono statemesse a punto tre leghe con contenuto di carbonio di 0,80 di percentuale inpesoallo scopodi ottenere una lega di riferimento, una lega con boro e azoto in una relazione stechiometrica ed una lega superstechiometrica con un rapporto B:N di 2:1. Quest’ultimo acciaio consente di studiare l’effetto del boro “libero” aggiuntivo sullo sviluppo microstrutturale e sulle proprietà microstrutturali. La Tabella 1 illustra le composizioni dei lingotti preparati in laboratorio; va notato che i rapporti nelle composizioni “allo stato grezzo”(as-cast) erano lievemente superiori rispetto a quanto progettatto, cioè 1,44 e 2,39 rispettivamente nelle leghe di B e con alto tenore di B. Pertanto, il boro libero può essere presente anche nella lega di B. I lingotti sono stati laminati a caldo in un laminatoio caricato manualmente, effettuando un riscaldamento a 1176°C e la riduzione in tre fasi su due laminatoi a caldo.

acciaio per prodotti lunghi. La sostituzione di acciaio effervescente con acciaio prodotto in colate continue nei forni ad arco elettrico (EAF) impone delle sfide per quanto riguarda i requisiti di qualità dei prodotti rispetto alla duttilità (torsionale). Ciò si riferisce al tenore di azoto intrinsecamente più elevato dell’acciaio prodotto in un forno elettrico ad arco. Se l’azoto si diffonde, può provocare invecchiamento da deformazione con conseguente maggiore incrudimento e minore duttilità del prodotto a base di filo 1 . Sono state effettuate importanti ricerche per ridurre il contenuto di azoto libero nei tipi di acciaio a basso contenuto di carbonio mediante leghe con micro aggiunte, ad esempio, di boro, vanadio o niobio.1 -6 La lega di boro dell’acciaio ad alto tenore di carbonio è stata oggetto di minore attenzione 7 ed è il tema trattato dal presente studio.

Procedimento sperimentale

Il boro si può combinare con l’azoto per formare nitruro di boro nel modo seguente,

▼ ▼ Tabella 1 – Composizione chimica espressa in percentuale di peso dell’acciaio preparato in laboratorio

C

Mn

Si

Cr

B, ppm

N, ppm

Base

0.78 0.82

0.48 0.46

0.25 0.23

0.20 0.20

-

42 43

B

62

Alto contenuto di B

0.76

0.47

0.23

0.20

98

41

92

EuroWire – Maggio 2012