El acero al boro endurecido a presión es un acero de ultra alta resistencia que se utiliza en una variedad de industrias, con una aplicación particularmente importante en la industria del automóvil. Una gran proporción de fabricantes de automóviles utiliza acero al boro para componentes estructurales y sistemas anti-intrusión en automóviles. ya que proporciona alta resistencia y potencial de ahorro de peso, permitiendo coches más fuertes pero más ligeros, con mayor seguridad para los pasajeros.

En la industria automotriz, un método de unión importante es la soldadura por puntos de resistencia, con varios miles de soldaduras en un solo automóvil. La soldadura por puntos expone la hoja de acero al boro directamente debajo a temperaturas muy altas, haciendo que el metal exceda la temperatura de fusión y luego solidifique rápidamente al enfriarse. Esto da como resultado una zona afectada por el calor, donde se alteran los contratos de material circundante y las microestructuras.

Es importante comprender los efectos exactos que tiene la soldadura por puntos en el acero al boro, ya que las zonas afectadas por el calor pueden presentar una dureza reducida, lo que a su vez puede acortar la vida útil del material. Para investigar la correlación entre dureza y tensión residual, las medidas deben tomarse en el mismo punto de soldadura. Por lo tanto, Se debe utilizar un método no destructivo de medición de la tensión residual para que la soldadura pueda seccionarse posteriormente para las pruebas de dureza. Los métodos no destructivos incluyen electrones, Difracción de rayos X y neutrones; este último fue el método elegido ya que el haz de neutrones tiene un volumen de calibre cúbico, que es el más adecuado para la geometría de la muestra dada.

Una reciente colaboración entre ILL, WMG en la Universidad de Warwick, Tata Steel, y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) realizó un estudio para investigar la correlación entre la dureza del acero al boro y la tensión residual. Tata Steel proporcionó las láminas de acero al boro para los experimentos, que fueron llevados a cabo por investigadores de WMG en la línea de luz SALSA (Stress Analyzer for Large-Scale Applications) de ILL. La difracción de neutrones fue elegida como método para medir la tensión residual en este estudio debido a su capacidad para penetrar materiales pesados ​​como el acero al boro, y la resolución más fina que proporciona. Las distribuciones de dureza se midieron en las mismas soldaduras.

Este estudio determinó experimentalmente por primera vez una fuerte correlación entre la dureza reducida en las zonas afectadas por el calor de las soldaduras por puntos de acero al boro y el aumento de la tensión residual. Los hallazgos han indicado la necesidad de desarrollar nuevos métodos de soldadura que no tengan el mismo impacto dañino que la soldadura por puntos. especialmente porque no se puede hacer nada para evitar la reacción de dureza reducida cuando se utiliza soldadura por puntos en acero al boro.

Dr. Neill Raath, Becario de investigación en WMG, y el investigador principal de este estudio dice:"Nuestro trabajo futuro analizará dos métodos que pueden evadir este problema:la soldadura por pulsos magnéticos, que no usa calor y, como tal, no causa una zona afectada por el calor, y tratamiento térmico posterior a la soldadura, que revierte la reducción de dureza provocada por la soldadura por puntos. Esto será de particular importancia para las industrias que utilizan acero al boro, a saber, las industrias automotriz y agrícola, así como desarrolladores de materiales que pueden usar los datos para modelar y simulaciones destructivas en su propio trabajo ".

Dr. Thilo Pirling, Científico de ILL al frente del equipo de SALSA, dice:"La línea de luz SALSA es un instrumento muy adecuado para este estudio, ya que se especializa en determinar tensiones residuales en una amplia gama de materiales de ingeniería, incluidos los aceros. También permite colocar estructuras más grandes dentro de la línea de luz. En este caso, la naturaleza no destructiva de la técnica permitió analizar de forma eficaz la correlación de intereses, ya que los perfiles de dureza podrían determinarse en la misma soldadura después de las pruebas de difracción de neutrones para la tensión residual ".

Este estudio ha puesto de manifiesto la necesidad de métodos de soldadura alternativos que puedan alargar la vida útil del acero al boro ampliamente utilizado hasta su máximo potencial. Con varios miles de soldaduras en un solo automóvil, El trabajo futuro sobre técnicas de soldadura no destructivas y tratamientos de soldadura por puntos permitirá que los componentes de acero al boro de los automóviles mantengan su dureza y eviten la tensión residual. En tono rimbombante, En última instancia, esto proporcionará seguridad de primer nivel a los pasajeros en vehículos más fuertes pero más livianos.