Procesado y caracterización microestructural y mecánica de materiales compuestos laminados de aceros de elevadas prestaciones

Resumen

Este trabajo de investigación ha consistido en un estudio del procesado, de la microestructura y del comportamiento mecánico de materiales compuestos laminados de base acero. Mediante laminación en caliente se ha procesado, en diferentes condiciones, 18 nuevos materiales compuestos laminados integrados por diferentes aceros de ultraalto carbono, aceros al Cr y Mo y suaves. El comportamiento mecánico de estos materiales se evaluó en base a su resistencia frente al impacto. Los resultados han sido muy notables, ya que en 12 laminados diferentes de un total de 18, se logra superar la resistencia al impacto de sus constituyentes monolíticos, incluso superando algunos la capacidad del péndulo Charpy de 294 J. Este comportamiento se explica por el papel de las intercaras entre las diferentes capas. Mediante la delaminación de las intercaras se consigue desviar la propagación de la grieta, inhibiéndose la rotura catastrófica del material. Debido, por tanto, a la importancia de las intercaras, se llevó a cabo un estudio exhaustivo tanto microestructural como mecánico de las mismas mediante microscopía electrónica y ensayos de flexión en tres puntos y de cizalla. Para realizar los ensayos de flexión y de cizalla se diseñaron dispositivos especiales, debido a la existencia de intercaras y a la tolerancia al daño de los materiales compuestos laminados. Gracias al análisis de los datos obtenidos se ha establecido un criterio de clasificación de las intercaras tanto desde un punto de vista microestructural, como de su resistencia y ductilidad. A su vez, se ha esclarecido la influencia del procesado sobre la intercaras en particular y consecuentemente sobre las propiedades mecánicas del material, lo que ha permitido finalmente concluir con el procesado ideal que dará lugar al material compuesto laminado de mejores prestaciones.