Quenching and partitioning (Q&amp;P) process: A critical review of the competing reactions

Kumar, Sachin

doi:10.1080/02670836.2022.2062646

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“…During plastic deformation, retained austenite undergoes a strain-induced martensite, known as the transformation-induced plasticity (TRIP) effect. This transformation reduces local stress concentration and delays microcrack formation [ 35 , 36 , 37 ]; thus, improving the material’s elongation [ 34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39 ]. In addition, soft-phase ferrite bears more strain leading to yielding of the material, while hard-phase martensite bears more stress.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Effect of Cold Rolling Reduction Rate on the Microstructure and Properties of Q&P Steel with a Ferrite-Pearlite Initial Structure

Wang,

Chen,

Yang

et al. 2023

Materials

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Quenching and partitioning (Q&P) steel has garnered attention as a promising third-generation automotive steel. While the conventional production (CP) method for Q&P steel involves a significant cumulative cold rolling reduction rate (CRRR) of 60–70%, the thin slab casting and rolling (TSCR) process has emerged as a potential alternative to reduce or eliminate the need for cold rolling, characterized with a streamline production chain, high-energy efficiency, mitigated CO2 emission and economical cost. However, the effect of the CRRR on the microstructure and properties of Q&P steel with an initial ferrite-pearlite microstructure has been overlooked, preventing the extensive application of TSCR in producing Q&P steel. In this work, investigations involving different degrees of CRRRs reveal a direct relationship between increased reduction and decreased yield strength and plasticity. Notably, changes in the microstructure were observed, including reduced size and proportion of martensite blocks, increased ferrite proportion and decreased retained austenite content. The decrease in yield strength was primarily attributed to the increased proportion of the softer ferrite phase, while the reduction in plasticity was primarily linked to the decrease in retained austenite content. This study provides valuable insights for optimizing the TSCR process of Q&P steel, facilitating its wider adoption in the automotive sector.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Effect of Cold Rolling Reduction Rate on the Microstructure and Properties of Q&P Steel with a Ferrite-Pearlite Initial Structure

Wang,

Chen,

Yang

et al. 2023

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“…Ejemplo de lo expuesto anteriormente son los aceros avanzados de alta resistencia procesados por temple -partición y las aleaciones de alta entropía [218,[226][227][228][229][230], los cuales, podrían solucionar las dificultades presentadas anteriormente.…”

Section: Análisis Del Estado Del Arteunclassified

“…Los aceros avanzados de alta resistencia mecánica procesados por temple y partición buscan retener la mayor fracción posible de austenita fuera de su rango de equilibrio termodinámico, encontrándose en condición metaestable [230]. Esta transformación metaestable, permitiría absorber grandes cantidades de energía durante la deformación y es aplicable al área automotriz para la reducción de peso.…”

Section: Análisis Del Estado Del Arteunclassified

“…Para retener la austenita se debe considerar el potencial termodinámico asociado a la composición química de la aleación y tratamientos térmicos que permitan la movilidad de la interfase (difusión de corto alcance) y posteriormente la difusión de carbono de largo alcance. Este potencial termodinámico y mecanismos difusivos se logran mediante una solubilización completa y un temple rápido hasta una temperatura entre el inicio y termino de formación martensítica [229,230]. Por último, se debe llevar el acero templado a una temperatura de partición controlada para favorecer una difusión de carbono hacia la austenita, logrando estabilizar esta fase aun cuando no cumple con la minimización de energía requerida, encontrándose en un equilibrio metaestable [229,230].…”

Section: Análisis Del Estado Del Arteunclassified

“…Este potencial termodinámico y mecanismos difusivos se logran mediante una solubilización completa y un temple rápido hasta una temperatura entre el inicio y termino de formación martensítica [229,230]. Por último, se debe llevar el acero templado a una temperatura de partición controlada para favorecer una difusión de carbono hacia la austenita, logrando estabilizar esta fase aun cuando no cumple con la minimización de energía requerida, encontrándose en un equilibrio metaestable [229,230]. Este tipo de aceros al contener austenita retenida en condición metaestable obtienen el refuerzo mecánico por plasticidad inducida por transformación denominado TRIP.…”

Section: Análisis Del Estado Del Arteunclassified

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Diseño de aleación de alta entropía de alto desempeño mecánico en condiciones de bajas y altas temperaturas para aplicaciones energéticas y aeroespaciales.

Rojas Jara,

Melendrez Castro

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Debido al continuo avance tecnológico y a los crecientes requerimientos de la industria moderna, es necesario buscar materiales de alto rendimiento para satisfacer las necesidades industriales actuales como la automotriz, aeroespacial y energética, que enfrentan claras limitaciones en las condiciones de fabricación y en los requerimientos de los materiales. Además, para obtener materiales de alto rendimiento, se han tenido que buscar nuevas metodologías de diseño. Ejemplo de lo anterior son las aleaciones de alta entropía. Su diseño requiere la consideración de variables no convencionales o no contempladas en la metodología CALPHAD. Una de estas variables son los rangos de estabilidad de los electrones de valencia, que están acoplados al factor de empaquetamiento atómico. Adicionalmente, el diseño de materiales progresivos esta involucrando el aprendizaje automático como método predictivo de aleaciones complejas. En este contexto, se han diseñado, fabricado y caracterizados materiales metálicos complejos, que incluyen un acero avanzado de alta resistencia mecánica y aleaciones de alta entropía con mecanismos de refuerzo mecánico. Estos materiales buscan satisfacer las necesidades de las industrias mencionadas, y ofrecen una solución prometedora para mejorar el desempeño de los componentes y sistemas utilizados en ellas. El diseño se realizó utilizando CALPHAD, análisis exploratorio de datos y aprendizaje automático para las aleaciones de alta entropía. Se estudiaron los mecanismos de refuerzo por plasticidad inducida y precipitación mediante caracterización microestructural y mecánica en múltiples escalas para aplicaciones energéticas y aeroespaciales. Como principales resultados en el acero avanzado de alta resistencia mecánica se obtuvo posterior al tratamiento de temple y partición una retención máxima de austenita de un 10.75% con una absorción de energía indirecta (tolerancia al daño) de 30.55 GPa%. Además, se ha observado que la estabilización de la austenita retenida se ve afectada por el espesor de la muestra debido a la cinética de difusión durante el proceso de partición. Esto se debe a que, a medida que aumenta el espesor, la muestra experimenta una menor homogeneidad de temperatura a lo largo del tiempo debido a la transferencia de calor. Los principales resultados obtenidos en las aleaciones de alta entropía consistieron en nuevos rangos de estabilidad basados en la concentración de electrones de valencia (VEC por sus siglas en inglés) acoplado al factor de empaquetamiento atómico para la predicción de fases. La resistencia a bajas y altas temperaturas de la aleación de alta entropía diseñada Fe36.29Cr28.9Ni26.15Cu4.17Ti1.67V2.48C0.46 es destacable entre la media de las aleaciones de alta entropía FCC, incluso en su condición salida de fundición. La aleación presentó una resistencia al impacto a -196°C de 103.01 J y de 93.195 J para una temperatura de 25°C debido a refuerzo por plasticidad inducida mixta TRIP/TWIP. La resistencia al daño obtenida a temperaturas de 600°C fue de 30.06 GPa% y a temperatura ambiente de 47.64 GPa%, siendo una aleación apta para aplicaciones a altas temperaturas y a temperaturas extremadamente bajas. La aleación de alta entropía Fe37.37Cr26.38Ni7.44Cu6.41Mn17.59Nb1.17C3.63 resulto en una aleación eutéctica de grano ultrafino con refuerzo de fase B2 principalmente. La resistencia al daño en la condición solubilizada parcialmente fue de 37.20 GPa%, el refuerzo mecánico proporcionado por la fase B2 y grano ultrafino son prometedores, sin embargo, es requerido un mayor control sobre la fase Laves.

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Quenching and Partitioning (Q&P) Steel: Alloy Design, Phase Transformation and Evolution of Microstructure

Kumar

Singh

2023

Metall Mater Trans A

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Quenching and partitioning (Q&P) process: A critical review of the competing reactions

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