Ilustración esquemática de un PB, un GB, y un CB. (A) PB, un límite entre dos granos de diferente tipo de celosía. (B) GB, un límite entre dos granos del mismo tipo de celosía pero con diferentes orientaciones cristalográficas. (C) CB, definido por una discontinuidad aguda de al menos una concentración elemental dentro de una región de celosía continua, p.ej., un gradiente químico muy marcado. Tenga en cuenta que nuestros CB no implican ningún cambio en la estructura cristalina o la orientación de la red. Los diferentes colores representan átomos de diferentes tipos de elementos. Crédito: Avances de la ciencia (2020). DOI:10.1126 / sciadv.aay1430
Un equipo de investigadores de China, Alemania, Japón y los Países Bajos han encontrado una manera de utilizar la ingeniería química de límites para crear acero que sea fuerte y flexible sin la necesidad de un alto contenido de carbono. En su artículo publicado en la revista Avances de la ciencia , el grupo describe su técnica y qué tan bien funcionó cuando se probó.
Los investigadores señalan que su trabajo se basó en la necesidad de aceros más ligeros de alta resistencia para su uso en el transporte y otros proyectos de infraestructura. Además, señalan que la mayoría de los aceros de alta resistencia, particularmente que con la máxima resistencia a la tracción, requiere un alto nivel de carbono u otros elementos costosos. En este nuevo esfuerzo, los investigadores demostraron que la ingeniería química de límites se puede utilizar para fabricar acero de alta resistencia sin la necesidad de agregar carbono u otros elementos.
La ingeniería química de límites es una técnica mediante la cual defectos muy pequeños en la microestructura de un material, como el acero, conducen a la creación de gradientes químicos nítidos. Cuando se usa con acero, el resultado son granos alternados de martensita y austenita, lo que hace que el acero sea más ligero de lo que sería de otro modo. Investigaciones anteriores han demostrado que la creación de pequeños defectos en el acero podría usarse para producir un acero resistente menos costoso, pero hacerlo tendía a provocar daños cuando se exponía al esfuerzo o al calor.
Para solucionar problemas anteriores con el uso de la ingeniería química de límites, los investigadores utilizaron una técnica que generaba límites químicos entre los dominios de los granos de austenita que se alternaban con pequeñas cantidades de manganeso. Su proceso implicó laminar en frío acero con bajo contenido de carbono y luego someterlo a un tratamiento estándar de reversión de austenita durante dos horas. A continuación, el acero se calentó a una región de austenita de fase única y se enfrió a temperatura ambiente. Durante la etapa de enfriamiento, el metal se posó en diferentes fases hasta alcanzar su estado final. El equipo probó su técnica creando muestras usando ingeniería química de límites y otras usando la técnica estándar. Descubrieron que su nueva técnica daba como resultado un acero que era más resistente sin pérdida de flexibilidad en comparación con el método estándar. También encontraron que las pruebas mostraron que el acero creado con la nueva técnica tenía un nivel de resistencia superior a 2,0 GPa.
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