Evaluation of Carbon Partitioning in New Generation of Quench and Partitioning (Q&P) Steels = Evaluación del particionamento de carbono en la generación de nuevos aceros templados y particionados (Q&P)

Quenching and partitioning (Q&P) and a novel combined process of hot straining (HS) and Q&P (HSQ&P) treatments have been applied to a TRIP-assisted steel in a Gleeble®3S50 thermomechanical simulator. The heat treatments involved intercritical annealing at 800 °C and a two-step Q&P heat treatment with a partitioning time of 100 seconds at 400 °C. The “optimum” quench temperature of 318 °C was selected according to the constrained carbon equilibrium (CCE) criterion. The effects of high-temperature deformation (isothermal and non-isothermal) on the carbon enrichment of austenite, carbide formation, and the strain-induced transformation to ferrite (SIT) mechanism were investigated. Carbon partitioning from supersaturated martensite into austenite and carbide precipitation were confirmed by means of atom probe tomography (APT) and scanning transmission electron microscopy (STEM). Austenite carbon enrichment was clearly observed in all specimens, and in the HSQ&P samples, it was significantly greater than in Q&P, suggesting an additional carbon partitioning to austenite from ferrite formed by the deformation-induced austenite-to-ferrite transformation (DIFT) phenomenon. By APT, the carbon accumulation at austenite/martensite interfaces was observed, with higher values for HSQ&P deformed isothermally (? 11 at. pct), when compared with non-isothermal HSQ&P (? 9.45 at. pct) and Q&P (? 7.6 at. pct). Moreover, a local Mn enrichment was observed in a ferrite/austenite interface, indicating ferrite growth under local equilibrium with negligible partitioning (LENP). Resumen: El temple y partición (Q&P) y un novedoso proceso combinado de tratamientos de deformación en caliente (HS) y de Q&P (HSQ&P) fueron aplicados a un acero asistido por efecto TRIP en un simulador termomecánico Gleeble®3S50. Los tratamientos térmicos incluyeron recocido intercrítico a 800 °C y un tratamiento térmico de Q&P en dos etapas, con un tiempo de partición de 100 segundos a 400 °C. La temperatura de temple "óptima" de 318 °C se seleccionó de acuerdo con el criterio de equilibrio de carbono restringido (CCE). Se investigaron los efectos de la deformación a alta temperatura (isotérmica y no isotérmica) sobre el enriquecimiento en carbono de la austenita, la formación de carburos y el mecanismo de transformación ferrítica inducida por deformación (SIT). La partición del carbono de la martensita sobresaturada en austenita y la precipitación de carburos se confirmaron mediante tomografía de sonda atómica (APT) y microscopía electrónica de transmisión (STEM). El enriquecimiento en carbono de la austenita fue claramente observada en todas las muestras, siendo en las muestras HSQ&P significativamente mayor que en las Q&P, lo que sugiere una partición adicional de carbono hacia la austenita a partir de la ferrita formada por el fenómeno de transformación de austenita a ferrita inducida por deformación (DIFT). Por APT, se observó la acumulación de carbono en las interfaces austenita/martensita, con valores más altos para las muestras HSQ&P deformadas isotérmicamente (? 11 at.%), en comparación con las muestras HSQ&P deformadas no isotérmicamente (? 9.45 at.%) y Q&P (? 7.6 at.%). Además, se observó un enriquecimiento local de Mn en una interfaz de ferrita/austenita, lo que confirmó el crecimiento de la ferrita en equilibrio local con partición despreciable (LENP)