94 / 108
EuroWire – Maggio 2012
92
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
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,
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.
C
Mn
Si
Cr
B, ppm
N, ppm
Base
0.78
0.48
0.25
0.20
-
42
B
0.82
0.46
0.23
0.20
62
43
Alto contenuto
di B
0.76
0.47
0.23
0.20
98
41
▼
▼
Tabella 1
–
Composizione chimica espressa in percentuale di peso dell’acciaio preparato in laboratorio