DESARROLLO DE ACEROS DUAL-PHASE EN ACEROS PARA REFUERZO EN ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN V. L. de la Concepción María (1), H. N. Lorusso (1,2), H. G. Svoboda (2,3) (1) INTI Mecánica, Instituto Nacional de Tecnología Industrial, Av. General Paz 5445, Buenos Aires, Argentina. (2) Laboratorio de Materiales y Estructuras, Facultad de Ingeniería, INTECIN, Universidad de Buenos Aires, Av. Las Heras 2214,Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina. (3) Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Av. Rivadavia 1917, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
PRODUCTOS DE ACERO PARA REFUERZO EN H A HORMIGÓN ARMADO (H A ) : reforzado con barras de acero Proveen mayor resistencia a la tracción y flexión Productos utilizados: ADN420 Acerodedurezanatural ADN 420 S Características de soldabilidad AL220 Alambreliso ATR500 Deformadoenfrío ADN 420: Requerimientos definidos por normairam IASU500528encuantoa Composición química Propiedades mecánicas
MÉTODOS DE EMPALME DE BARRAS -Para ciertas aplicaciones se requiere la unión entre barras. Unión soldada Solape A TOPE YUXTAPOSICIÓN SIMPLE YUXTAPOSICIÓN DOBLE Unión soldada a tope: Manguitos roscados + Continuidad que solape Menor cantidad de material redundante + Económico que manguito roscado
Microestructura ACEROS DUAL-PHASE En los últimos años se han desarrollado Aceros Avanzado de Alta Resistencia (AHSS), entre los que se encuentran los DP. MARTENSITA Aumenta la resistencia FERRITA Aporta ductilidad Resistencia vs. Alargamiento especif. (International Iron& SteelInstitute,2005)) Propiedades Buena combinación de resistencia y ductilidad Alta tasa de endurecimiento por deformación Resistencia a la tracción muy superior a aceros convencionales con tensión de fluencia similar
MOTIVACIONES Y OBJETIVOS Excelente combinación de propiedades + Gran capacidad de absorción de energía Hacen a los aceros Dual-Phase atractivos para su aplicación en componentes estructurales Los objetivos de este trabajo fueron: Estudiar la obtención de aceros Dual Phase a partir de distintos aceros base que actualmente se emplean en la industria de la construcción, y analizar sus propiedades. Evaluar la aplicabilidad de los aceros Dual Phase como alternativa para la obtencióndelosproductosadn420yadn420s. Estudiar la soldadura de barras de aceros Dual Phase, que cumplen con los requerimientos normativos de los productos ADN 420 S, en juntas a tope.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Material de partida 2. Tratamientos térmicos Barras de acero de uso estructural con distintos contenidos de carbono Se determinaron: Composiciones químicas: espectrometría de emisión óptica (OES) Temperaturas críticas: dilatometría térmica lineal (DA) 3. Sobre los aceros Dual Phase obtenidos: Caracterización microestructural(lm y SEM) Cuantificación de la fase martensítica(astm E 562) DurezaVickers(ASTME384) Propiedades en tracción mediante ensayo (IRAM-IAS U500-102)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4. Soldadura sobre DP y ADN comercial Procedimiento: FCAW Alambre tubular E91T5-K3, F= 1,2 mm relleno metálico Gas de protección: CO2, caudal 20 L/min En forma automática con dispositivo virador Ángulo de torcha: 30 Junta mecanizada en doble V de 55 5 cordones para rellenar la junta Parámetros: Cordón I (A) V (V) Tiempo (seg) Distancia pico pieza (mm) 1 110 24 9 23 2 110 24 12 25 3 110 24,5 13 28 4 110 24,5 13 28 5 110 24,5 13 28 5. Sobre las uniones soldadas: Caracterización macro y microestructural Perfil de dureza Vickers Ensayos de tracción
RESULTADOS Y ANÁLISIS Composiciones químicas (%wt) y temperaturas críticas ( C) de los aceros de base: Material C Mn Si P S Ac 1 Ac 3 A 0,08 0,77 0,21 0,017 0,012 732 873 B 0,11 0,69 0,21 0,025 0,021 733 865 C 0,20 1,45 0,40 0,015 0,028 720 776 D 0,38 1,43 0,37 0,024 0,033 736 805 Económicos A y B tienen Ceq Todos cumplieron los requisitos normativos en cuanto a P y S A %C, rango de temp. donde coexisten F y A Si y Mn en C y D implicó temp. críticas
RESULTADOS Y ANÁLISIS Caracterización microestructural: A B 795 C M25 810 C M40 820 C M50 840 C M65 C 740 C M23 770 C M31 820 C M50 860 C M85 880 C M89 740 C M50 760 C M62 780 C M76 800 C M86 820 C M96 D M conlatemperaturayel%c 740 C M74 750 C M80
RESULTADOS Y ANÁLISIS Curvas de tracción: A B C D Alta tasa de endurecimiento por deformación
RESULTADOS Y ANÁLISIS Propiedades mecánicas en función de M: Dureza, límite proporcional y resistencia con M y %C
RESULTADOS Y ANÁLISIS Propiedades mecánicas en función de M: Relación entre tensiones: Máximos para M entre 40 y 60% Mayor en material C Alargamiento: Sólo en el material C, A con M Mejor combinación de propiedades: acero DP M50 con 0,11% C
RESULTADOS Y ANÁLISIS Propiedades respecto a los requerimientos normativos:
RESULTADOS Y ANÁLISIS Análisis de las uniones soldadas: ADN 420 S DP B 50 Bajo nivel de defectos Dureza más uniforme en ADN S Dureza en ZAC del DP por revenido de la martensita Material Prot(daN) Ruts(MPa) ADN 420S 21159 674 DP B50 17754 565 DP: Resistenciade lazac Ruts superó el mínimo requerido(550 MPa)
CONCLUSIONES Se han obtenido aceros Dual Phase de distinto grado a partir de tratamientos térmicos aplicados a distintos productos siderúrgicos, y se ha cuantificado la fase martensítica. Se observó que los aceros DP con un porcentaje en volumen de martensita de alrededor de 50%, y 0,11% de C, han cumplido satisfactoriamente los requisitos normativosparalosproductosadn420yadn420s. Se desarrollaron procedimientos para la soldadura a tope, mecanizada, de empleando el proceso FCAW con alambre de relleno metálico de dichos aceros DP y de productos comerciales ADN 420S. El procedimiento desarrollado fue satisfactorio, aunque podría ser optimizado el comportamiento mecánico de la unión DP. Los resultados son alentadores, ya que se han podido obtener aceros que cumplen los requisitos normativos a partir de un acero base económico, y podría considerarse como punto de partida para generar una ruta de fabricación alternativa de los productos mencionados.
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN