Aceros avanzados de alta resistencia:Definición y aplicaciones

A medida que las preocupaciones sobre la seguridad del conductor y el ahorro de combustible se han vuelto más prominentes, los fabricantes de automóviles han buscado hacer que todos los aspectos del ciclo de vida de producción de vehículos sean más eficientes. Parte de este proceso continuo de optimización incluye considerar minuciosamente las propiedades del material que son más efectivas o beneficiosas en las aplicaciones automotrices e intentar incorporar más materiales que brinden estas características deseadas. Un avance clave en esta área ha sido el desarrollo de aceros avanzados de alta resistencia (AHSS).

Los aceros avanzados de alta resistencia son nuevas generaciones de grados de acero que ofrecen una combinación única de durabilidad, facilidad de fabricación y alta relación resistencia/peso que garantiza que las piezas y los componentes de acero cumplan con las normas críticas de seguridad y eficiencia de manera rentable.

Los fabricantes de automóviles han estado utilizando aceros avanzados de alta resistencia durante años y, a medida que los procesos de fabricación han mejorado, también lo ha hecho cada generación posterior de aceros. Utilizando procesos de calentamiento y enfriamiento precisos y diferentes mecanismos de refuerzo, los ingenieros pueden lograr propiedades mecánicas óptimas, como alta ductilidad o resistencia a la tracción, al mismo tiempo que cumplen con los requisitos de rendimiento en choques, ductilidad, fatiga, rigidez y otras características.

Los diversos tipos de láminas de acero avanzadas de alta resistencia también brindan diferentes propiedades, lo que permite a los fabricantes adaptar la composición de sus piezas para satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación. Los bastidores de los automóviles, por ejemplo, requieren mayor rigidez (para mantener la integridad estructural del vehículo) que las piezas utilizadas en la zona de deformación, que están diseñadas para sufrir deformaciones controladas que ayudan a proteger a los pasajeros en caso de colisión.

Tipos de aceros avanzados de alta resistencia

Los aceros que tienen niveles de resistencia a la fluencia de 550 unidades de presión megapascales (MPa) o más generalmente se consideran aceros avanzados de alta resistencia . Para la primera y segunda generación de estos metales, los ingenieros aprovecharon rápidamente las diferencias en la composición química y las microestructuras multifásicas de aceros específicos para satisfacer las demandas de rendimiento de los componentes automotrices.

• Acero de doble fase (DP) :Uno de los aceros avanzados de alta resistencia más utilizados y es excepcionalmente dúctil y resistente a las fracturas, lo que permite su uso en una variedad de aplicaciones automotrices, incluso en componentes estructurales.
• Aceros de plasticidad inducida por transformación (TRIP): Presentan una alta maleabilidad, lo que otorga a las piezas de acero TRIP una alta capacidad de resistencia. Ambos brindan una alta absorción de energía, lo que los hace ideales para las zonas de deformación.
• Aceros martensíticos: Tener una microestructura que presenta un mayor contenido de carbono, lo que aumenta la resistencia y la dureza del material, pero no aumenta el peso de los componentes de la misma manera que lo haría una pieza de acero convencional. Los aceros martensíticos resisten la deformación permanente, lo que los convierte en una excelente opción de material para reforzar los compartimientos de pasajeros o las jaulas de seguridad de los automóviles.

Las nuevas investigaciones y desarrollos en los últimos años han llevado a la nueva tercera generación de aceros avanzados de alta resistencia, que están diseñados para proporcionar mayores combinaciones de resistencia y ductilidad, a menudo a costos significativamente más bajos. Si bien la industria todavía está trabajando para lograr una definición estandarizada de aceros de alta resistencia de tercera generación, las propiedades típicas deseadas son una resistencia mínima de 1200 MPa y una ductilidad de 30 % de elongación, un aumento notable con respecto a las generaciones anteriores de aceros.

Las aplicaciones de los aceros avanzados de alta resistencia

Si bien se han utilizado durante años para aplicaciones automotrices, los aceros avanzados de alta resistencia también se han incorporado cada vez más a otros sectores de fabricación. Las características de seguridad contra impactos de los aceros de alta resistencia los hacen ideales para aplicaciones en sistemas de transporte ferroviario, por ejemplo.

También se ha descubierto que los aceros avanzados de alta resistencia mejoran el rendimiento del motor y las limitaciones de velocidad no solo para automóviles, sino también para aviones, barcos y trenes. El mercado del acero avanzado de alta resistencia también está preparado para ofrecer importantes ahorros de energía a los fabricantes de todo el mundo a medida que los métodos se vuelven más eficientes.

Desafíos de los aceros avanzados de alta resistencia

Los aceros avanzados de alta resistencia vienen con algunas limitaciones. La mayor ductilidad de los aceros avanzados de alta resistencia de tercera generación requiere aumentar el contenido de aleación del metal. Esto permite que los aceros se formen en frío en formas más complejas mientras conservan la ductilidad del material, pero conduce a un mayor desgaste en los troqueles de formación y una mayor recuperación elástica.

La soldabilidad también presenta un desafío, ya que las microestructuras creadas por un mayor contenido de carbono y aleaciones de los aceros avanzados de alta resistencia pueden verse afectadas negativamente por el rápido calentamiento y enfriamiento que implica el proceso de soldadura.

Uno de los objetivos en el desarrollo continuo de aceros avanzados de alta resistencia de tercera generación es reducir el contenido de aleación de los aceros de alta resistencia para mantener los costos más bajos, al mismo tiempo que se maximiza la resistencia y la ductilidad y se evita la fragilización.

La asociación de fabricación que redefine lo que es posible

Los aceros avanzados de alta resistencia pueden ser adecuados para mejorar la resistencia a la tracción y la durabilidad de una variedad de piezas en todas las industrias. Es probable que los avances en eficiencia energética e ingeniería hagan que la próxima generación de aceros avanzados de alta resistencia sea aún más versátil.

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