Centros I+D+I del Sector Siderúrgico

MATERALIA - Grupo de investigación del CENIM

Área de actividad: Metalurgia Física

Dirección: Avenida Gregorio del Amo, 8, 28040 Madrid, Madrid

Teléfono/s: +34 91 553 89 00 ext.: 280

Correo electrónico: materalia@cenim.csic.es

Actividades desarrolladas:

Grupo de investigación del Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, CENIM: www.cenim.csic.es/materalia

Breve reseña del grupo, aquí.

Persona de contacto: Prof. Carlos García de Andrés

 

Áreas de trabajo principales:

• Estudio y modelización de las transformaciones de fase en estado sólido de aceros y aleaciones base Fe;
• Optimización de las propiedades mecánicas y análisis de su relación con la microestructura;
• Estudio sobre los tratamientos térmicos y procesos termomecánicos.

 

Oferta tecnológica:

• Modelización de transformaciones de fase iso y anisotérmicas de aceros con base termodinámica y cinética;
• Transformaciones de fase en estado sólido, caracterización microestructural y optimización de propiedades mecánicas de aceros y aleaciones base Fe;
• Aplicación de técnicas bio-informáticas para la modelización de transformaciones de fase, microestructuras y propiedades mecánicas en aceros y aleaciones base Fe;
• Diseño de aceros para aplicaciones industriales con altas exigencias;
• Diseño y desarrollo de materiales nanoestructurados.

 

Proyectos (extracto):

• DUCTAFORM: New advanced ultra high strength bainitic steels: ductility and formability:

El principal objetivo de este proyecto europeo es desarrollar aceros avanzados de ultra alta resistencia para chapa de acero laminada en caliente y en frío con una ductilidad óptima y un comportamiento al doblado adecuado. Para ello, se usará un nuevo concepto de diseño de aleación basado en el uso de modelos teóricos desarrollado a partir del conocimiento termodinámico y cinético de las transformaciones de fase en estado sólido de aceros. Asimismo, procesos de conformado en caliente serán optimizados con el fin de obtener un microestructura de bainita libre de carburos en productos finales tales como las barras de seguridad lateral de vehículos.

• NANOBAIN: Novel nanostructured bainitic steel grades to answer the need for high performance steel components:

El objetivo de este proyecto europeo es investigar las propiedades de resistencia al desgaste y fatiga de aceros bainíticos nanoestructurados. Estas microestructuras se obtienen mediante tratamiento isotérmico en aceros con un alto contenido en carbono y silicio. Estos aceros presentan un gran potencial y pueden suponer un gran avance ecológico y económico en el desarrollo de aceros de altas prestaciones.

Más información.

• ADS: Desarrollo de aleaciones Fe-Cr aleadas mecánicamente con óxido de itrio para su aplicación en la ventana de reactores subcríticos guiados por acelerador:

Los sistemas ADS (sigla abreviada de “Accelerator Driven System”) han sido concebidos tanto como medios para generar energía eléctrica como para la transmutación de residuos contenidos en los combustibles descargados de las centrales nucleares. Los actínidos y los productos de fisión de larga vida media generados en dichos combustibles son transmutados en estos sistemas ADS transformándolos en otros que tienen una intensidad y duración del impacto radiológico menor que los originales.
Los diseños más habituales de ADS proponen un acelerador de protones de alta intensidad dirigido hacia un objetivo de espalación en el núcleo del reactor, generalmente líquido y que también actuaría como refrigerante. En este punto existen dos alternativas en el diseño: aquellos donde existe un material que separa el vacío del acelerador del líquido de espalación, la ventana, y aquellos donde no existen una separación física (sin ventana).
Actualmente los diseños de ADS no tienen ventana. La razón es la corta vida de una ventana fabricada con aceros ferrítico-martensíticos actuales, debido tanto al daño por irradiación, a la fragilización por He a baja temperatura y a problemas de compatibilidad con el refrigerante.
El objetivo de este proyecto es encontrar una aleación base Fe endurecida por dispersión de óxidos (ODS) que permita alargar la vida en servicio de las ventanas diseñadas actualmente con aceros martensíticos de alto Cr (9-12%Cr). La gran ventaja de los ODS son las propiedades a alta temperatura (fluencia) y posiblemente mayor resistencia a fragilización por He y compatibilidad con metales líquidos.
El grupo de trabajo reunido para este proyecto combina investigadores de cuatro organizaciones de gran prestigio en España: Centro de Investigaciones Técnicas de Gipuzkoa (CEIT), el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas del CSIC (CENIM).

 

• Estabilidad Termica y Mecánica de la Austenita en Aceros Inoxidables Metaestables Austeniticos Endurecibles por Precipitación: Influencia de la Nano y Microestructura:

Este proyecto se centra en la optimización y proposición de nuevas rutas termomecánicas de procesado de un tipo particular de aceros inoxidables austeníticos, transformables a martensita y endurecibles por precipitación. Para satisfacer este objetivo, esta investigación pretende, por un lado, estudiar qué parámetros microestructurales y cómo afectan a la estabilidad térmica y mecánica de la austenita metaestable y, por otro, estudiar nuevas rutas de revenido (endurecimiento por precipitación) para incrementar la resistencia mecánica última de estos aceros en estado martensítico. El grupo de aceros que se investigará en esta propuesta es muy atractivo para una gama importante de aplicaciones industriales (aeroespacial, química, automóvil, productos domésticos, instrumental médico, etc.). Estas buenas propiedades permiten fabricar estructuras más ligeras y rígidas, con componentes mucho más finos que aquellos fabricados con aceros de baja aleación, y aleaciones de titanio o aluminio, lo que al final supone una reducción del peso respecto a estas aleaciones. Entender qué parámetros microestructurales influencian la estabilidad de la austenita (tamaño de grano y/o precipitados de segunda fase presentes en la matriz) y cómo afectan a su transformación a martensita (inducida por deformación (efecto TRIP) y mediante tratamientos criogénicos), así como optimizar los tratamientos térmicos que conllevan el endurecimiento por nanoprecipitación en estado martensítico, son cruciales para proponer novedosas y optimizadas rutas de procesado de este tipo de aleaciones. Las extraordinarias propiedades que se pueden alcanzar invitan a invertir recursos humanos y económicos para comprender las relaciones existentes entre el procesado, la micro y nanoestructura, su impacto sobre el comportamiento térmomecánico y las propiedades finales. De manera más específica, esta propuesta de investigación se centrará fundamentalmente en el estudio de un acero inoxidable semi-austenítico recientemente fabricado y todavía en fase de desarrollo: Nanoflex (12Cr-9Ni-4Mo). Los resultados se compararán con los obtenidos en otros aceros inoxidables metaestables austeníticos comerciales (AISI 301, 15-7PH).

• Estudio de la Estabilidad Mecanica de la Austenita Retenida en Aceros Bainiticos Nanoestructurados Altos en C (0.6-0.8%): Diseño de Nuevos Aceros Tipo Nanobain de Ductilidad Mejorada:

MATERALIA en colaboración con la Universidad de Cambridge (UK), han logrado generar estructuras nanocristalinas mediante simples tratamientos isotérmicos en aceros específicamente diseñados a tal efecto, sin necesidad de usar costosos procesos (deformación severa) o sistemas de aleación sofisticados. El cuidadoso diseño de estos aceros altos en carbono (0.6-0.8%) permite que la transformación a bainita tenga lugar a temperaturas tan bajas como 150-300 ºC. La microestructura así obtenida consiste en placas de ferrita bainítica de unas decenas de nm de espesor y austenita retenida, lo que le ha valido el sobrenombre de NANOBAIN.
Estas bainitas nanoestructuradas han demostrado tener excelentes propiedades mecánicas, con límites elásticos y resistencia a la tracción de hasta 1.5 y 2.3 GPa respectivamente; todo ello acompañado de unos niveles de ductilidad y de tenacidad a la fractura razonables, dados sus altos niveles de resistencia. El objetivo de este proyecto es estudiar cuáles son los mecanismos y factores que controlan la estabilidad mecánica de la austenita retenida en estas nanoestructuras bainíticas libres de carburos. Sólo a través de este conocimiento se podrá afrontar en el futuro el diseño de aleaciones de este tipo con altas propiedades mecánicas, capaces de ser aplicadas en componentes industriales con requerimientos muy especiales de dureza, resistencia a la tracción y al desgaste y con niveles de ductilidad muy superiores a los conseguidos hasta el momento.

• BIOTUB: Una solución para las centrales de biomasa:

El objetivo del proyecto es mejorar significativamente la resistencia a la fluencia biaxial de tubos fabricados a partir de una aleación de base hierro endurecida por técnicas de aleación mecánica con óxidos de ytrio (ODS), por una ruta altamente novedosa (extrusión torsionada) tras la cual la microestructura resultante está formada por granos fuertemente anisótropos y con una orientación helicoidal. Esta técnica de procesado ha sido desarrollada en colaboración con las Universidades de Liverpool y Cambridge en el Reino Unido y las empresas Plansee GmbH y MSR GmbH en Alemania, y consiste en extruir el material a través de una boca de extrusión formada por tres cilindros móviles. De esta manera, tras un calentamiento térmico posterior, se induce la regeneración o recristalización del material deformado, siguiendo una trayectoria helicoidal.
BIOTUB supone una mejora significativa de la resistencia a la fluencia biaxial.

Más información.

 

Desarrollos y patentes:

• Warmumgeformtes Produkt und Verfahren zu dessen Herstellung (Hot formed product and method of manufacture):

- Nº de patente: EP10190719.4

• Bainitic Steel:

- Nº de patente: GB0814003.0

• Improved Bainitic Steel:

- Nº de patente: 9918240.4