¿Qué son los aceros de segunda generación?

Definición

Los aceros de segunda generación, también conocidos como avanzados de alta resistencia, o AHSS (por sus siglas en inglés), son una serie de aleaciones de acero que requieren un proceso de fabricación más complejo y delicado.

Este proceso implica el uso de composiciones químicas específicas para crear microestructuras multifacéticas en la matriz del acero, con el propósito de aumentar su resistencia a través de calentamiento y templado.

Estos aceros no son aceros convencionales, sino que son excepcionalmente ligeros y han sido diseñados para enfrentar los desafíos actuales de la industria automotriz, incluyendo normativas estrictas de seguridad, reducción de emisiones y un rendimiento sólido, todo a un costo accesible.

Inicialmente, las microestructuras de los aceros de segunda generación eran multifásicas, con la ferrita como fase dominante. Sin embargo, los grados más recientes introducidos han adoptado estructuras martensíticas o basadas en austenita.

Acero de Segunda Generación

Llamados AHSS o Avanzados de Alta Resistencia.
Producto de una aleación por procesos más complejos y delicados.
Es un tipo de acero liviano.
Combinan alta resistencia y ductilidad, permitiéndoles ser moldeables.
Se pueden prioducir en calibres delgados con una alta resistencia.
Sus aplicaciones más comunes son en la industria automotriz.
Se utilizan para hacer vehículos más livianos.

Composición de los aceros de segunda generación

Las aleaciones AHSS se endurecen mediante transformaciones de fase, desarrollando estructuras nanocristalinas que pueden contener diferentes tipos de fases, dependiendo de su composición química, procesamiento y los parámetros de tratamiento térmico y termomecánico.

Las propiedades de estos materiales están determinadas por la estructura nanocristalina y por las opciones de acabado de la nanoestructura mediante tratamientos térmicos y termomecánicos.

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Como se adelantó, inicialmente, las microestructuras de los aceros en esta categoría eran multifásicas, con la ferrita como fase dominante. Sin embargo, los grados más recientes introducidos han sido completamente martensíticos o basados en austenita. (La segunda generación de AHSS fue creada en la década de 1990 y se considera la más actual).

Estos aceros ofrecen una excelente combinación de alta resistencia y ductilidad, lo que los hace aptos para procesos de moldeo. Los grados AHSS requieren consideraciones especiales y una comprensión de su comportamiento de soldadura para lograr una implementación exitosa.

Tipos de Aceros de segunda generación

La segunda generación de AHSS incluye una nueva generación de aceros de plasticidad inducida por transformación y de plasticidad inducida por maclado, conformados tanto en caliente como en frío. Tanto la primera como la segunda generación de AHSS están diseñadas para cumplir con los requisitos de rendimiento funcional de componentes específicos en la industria automotriz.

Estos grados de AHSS están calificados de manera única para satisfacer las demandas de rendimiento funcional de ciertas piezas. La conformabilidad de la segunda generación es significativamente mayor que la de la primera. Sin embargo, debido al alto costo de los elementos de aleación, estos aceros son bastante costosos.

Para lograr aceros con niveles elevados de resistencia, se requiere ajustar adecuadamente los niveles de carbono y manganeso, además de agregar varios elementos de aleación y microaleación, como silicio, cromo, molibdeno, aluminio, boro, vanadio, titanio y niobio. Los conceptos metalúrgicos se obtienen mediante el equilibrio óptimo de las distintas fases y estructuras con las mezclas adecuadas.

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Usos de los aceros de segunda generación

Los aceros de segunda generación se utilizan para reemplazar aproximadamente el 60% de los aceros de alta resistencia convencionales (HSS) que se utilizan en la actualidad. Debido a que los AHSS se pueden fabricar con grosores muy delgados y mantener la misma resistencia que los aceros suaves, los diseñadores pueden reemplazar fácilmente los aceros convencionales con AHSS.

Para cualquier tipo de acero avanzado de alta resistencia, es importante diferenciar sus propiedades, lo cual se puede resumir con los siguientes requisitos simplificados:

Mayor límite elástico y resistencia a la tracción.
Rango específico para la relación entre el límite elástico y la resistencia a la tracción.
Mejor capacidad de flexión y/o una relación de expansión de orificios mejorada.
Buena soldabilidad en configuraciones tanto homogéneas como heterogéneas.

Con los AHSS, los fabricantes de automóviles pueden reducir el peso de la estructura de la carrocería de un vehículo en hasta un 25%. Sin embargo, no es fácil aplicar láminas de AHSS a una amplia variedad de componentes de automóviles debido a su limitada formabilidad.

Para garantizar una buena elongación total, es beneficioso que la microestructura contenga ferrita, que es excelente en ductilidad, y una segunda fase dura como bainita y martensita. Este mayor contenido de aleación no solo tiene un impacto positivo en las propiedades finales, como lo exige la industria automotriz para la fabricación de vehículos más livianos.

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