Fracture toughness characterization of 3rd Generation Advanced high strength steels

Abstract

Els acers avançats d’alta resistència (AHSSs) s’han desenvolupat en les darreres dècades per satisfer els requeriments de la industria de la automoció així com el objectius mediambientals de reducció de l’efecte hivernacle. L’alta resistència i la ductilitat limitada d’aquests materials han fet aparèixer nous problemes de propagació d’esquerdes que necessiten ser descrits i analitzats en profunditat. La tenacitat de fractura en el marc de la mecànica de la fractura ha esdevingut un paràmetre clau per descriure la resistència a la fractura del AHSS. Aquest projecte té el propòsit d’avaluar les propietats de tenacitat de fractura de diferents AHSSs de 3a generació per aplicacions al sector de l’automoció, incloent dos acers quenching and partitioning i un medium manganese per entendre amb més profunditat el seu comportament a fractura. El mètode del treball essencial de fractura s’ha utilitzat per descriure la la resistència a la nucleació i propagació d’esquerdes. Dues configuracions d’entalles s’han comparat: provetes amb esquerdes propagades per fatiga i provetes amb entalles troquelades. També s’ha analitzat la influencia de la orientació de les mostres respecte a la direcció de laminació per avaluar l’anisotropia en la tenacitat de fractura. Per últim, diferents paràmetres de ductilitat global i local s’han obtingut i s’han correlacionat amb el comportament de tenacitat de fractura dels acers estudiats.

Los aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) se han desarrollado en las últimas décadas para satisfacer los requerimiento de la industria de la automoción así como los objetivos medioambientales de reducción del efecto invernadero. La alta resistencia y la ductilidad limitada de estos materiales has sacado a la luz nuevos problemas de propagación de grietas que necesitan ser descritos y analizados en profundidad. La tenacidad de fractura en el marco de la mecánica de la fractura ha supuesto un parámetro clave para describir la resistencia a la fractura de los AHSS.

Este proyecto tiene el propósito de evaluar las propiedades de tenacidad de fractura de diferentes AHSSs de 3ª generación para aplicaciones en el sector de la automoción, incluyendo dos aceros quanching and partitioning y un medio manganeso para entender en más profundidad su comportamiento a fractura. El método del trabajo esencial de fractura de ha utilizado para describir la resistencia a la nucleación y propagación de grietas. Dos configuraciones de entallas se han comparado: probetas con grietas propagadas por fatiga y probetas con entallas troqueladas. También se ha analizado la influencia de la orientación de las muestras respecto a la dirección de laminación para evaluar la anisotropía en la tenacidad de fractura. Por último, diferentes parámetros de ductilidad global y local se han obtenido i se han correlacionado con el comportamiento de tenacidad de fractura de los aceros estudiados.

Advanced High Strength Steels (AHSSs) have been developed in the past decades to meet the new requirements from the automotive industry and the environmental targets set to reduce global warming. The higher resistance and limited ductility of these materials have revealed the appearance of crack related problems that need to be better described and analyzed. Fracture toughness in the frame of fracture mechanics has become a key parameter to describe the fracture resistance of AHSSs. This work aims to evaluate the fracture toughness properties of different 3rd generation AHSSs for automotive applications, including two quenching and partitioning and a medium manganese steel, to better understand their fracture performance. The essential work of fracture methodology is used to describe their crack initiation and propagation resistance. Two notch configurations are compared: fatigue pre-cracked specimens and specimens with sheared notches. Also, the influence of the specimen orientation with respect to the rolling direction has been analyzed to assess anisotropy in fracture behavior. Finally, global and local ductility parameters are obtained and correlated to the fracture toughness behavior of the studied steel grades.