Consideraciones para el tratamiento térmico de los aceros fundidos (página 2)

B – Piezas fundidas para trabajar con cargas
estáticas y cíclicas.

C – Piezas fundidas no calculadas para cargas.

El acero fundido FA
– 35 pertenece por su contenido de carbono al
grupo de los
aceros termomejorables. Las propiedades de fundición de
estos aceros son más elevadas que los aceros laminados de
bajo contenido de carbono; estos aceros además poseen
mayor fluidez y menor tendencia a la formación de grietas
en caliente.

La resistencia a la
tracción de estos aceros es de (b ( 540 MPa y su
alargamiento relativo es de ( ( 12. 23 %.

•   Estructura obtenida en los FA –
  35.

En las piezas fundidas de FA – 35, debido a las
condiciones de la colada y enfriamiento que en ocasiones es
demasiado lento, se forman en estos aceros una estructura
indeseable que provocan que se vean afectadas sus propiedades
mecánicas; las que pueden ser mejoradas mediante una
operación de tratamiento térmico.

En el FA – 35 la temperatura de
fusión
es elevada y en ocasiones está por encima de la
temperatura tecnológica, lo que unido a una baja velocidad de
enfriamiento, provoca la formación de granos gruesos y una
estructura heterogénea y burdas de la austenita ( en ese
intervalo ), lo que conlleva a que en algunas zonas se concentre
alto contenido de ferrita en forma de láminas ó
agujas, llamadas estructuras
Widmanstatem, según se muestra en la
figura 1.

Este tipo de estructura le da al acero una alta fragilidad y
bajas propiedades mecánicas, por lo que se considera un
acero muy propenso a la rotura, lo que igualmente dificulta su
maquinado, por presentar debido a esa estructura una dureza
heterogénea.

Fig. 1 Estructura del acero fundido FA – 35 en
estado de
suministro x 160

3. Tratamiento
térmico aplicado.

Para el caso del FA – 35 que se obtienen en muchas
industrias del
país y en particular en la EFHA de Holguín,
según los criterios existentes, podría incluirse
tanto en el grupo de los aceros de bajo contenido de carbono,
como en los de medio; aunque generalmente cae en este
último grupo.

Dentro de la gama de tratamientos térmicos que se
pueden aplicar a un acero, está el recocido y el
normalizado, los que juegan un papel preponderante en el
mejoramiento de la estructura de los aceros fundidos y por
consiguiente en su maquinabilidad.

Para el caso de los aceros fundidos del tipo FA – 35 es
recomendable aplicar un recocido completo (superior a Ac3 en 30 .
50 0C), lo que asegura la recristalización completa del
acero. Esto permite el homogenizar el grano y eliminar la
estructura de Widmanstatem, según se muestra en la figura
2. Al mismo tiempo se
eliminan las tensiones interna, disminuye la heterogeneidad
estructural y mejora su dureza para su mejor maquinado.

Fig. 2 Estructura del FA – 35 después del
recocido. X 320

Como regla general, el recocido es un tratamiento
térmico preparatorio, sometiéndose a este proceso piezas
fundidas, forjadas y laminadas.

El recocido contribuye al aumento de la plasticidad y viscosidad del
acero en comparación con los aceros obtenidos
después de las operaciones antes
señaladas.

El normalizado es otra operación de tratamiento
térmico preliminar que se utiliza con el objetivo de
afinar el grano, eliminar estructuras indeseables y disminuir
tensiones internas como se muestra en la figura 3.

Fig. 3 Estructura del FA – 35 con Normalizado. X
320

Como ventajas este proceso es mucho más productivo que
el anterior, pues el enfriamiento del acero se realiza al
aire o sea fuera
del horno, lo que conduce a una descomposición de la
austenita a temperaturas más bajas, lo que aumenta la
dispersión de la mezcla ferrito – cementita, lo que
hace que aumente la resistencia y dureza del acero en
comparación con el recocido. Con el normalizado se
garantiza la obtención de una superficie más limpia
durante el maquinado de la pieza.

Para las piezas de FA – 35 obtenidas en la EFHA, como su
responsabilidad generalmente no es muy alta, el
tratamiento térmico que se le realiza en la mayoría
de los casos con el fin de mejorar su maquinabilidad y eliminar
las tensiones internas es el recocido; por lo que para dicho
acero la temperatura de tratamiento térmico se debe elevar
hasta 900 . 910 0C con una permanencia de 2 . 3 horas en
dependencia de la cantidad de piezas en el horno y su
enfriamiento se realiza dentro del horno.

4. Índice
de maquinabilidad.

Durante la operación de maquinado del acero FA –
35, las áreas de contacto de la parte cortante de la
herramienta, sufren el desgaste que produce la fricción de
la viruta en la superficie de ataque y la fricción de la
zona de corte en la superficie de incidencia. Para el caso del FA
– 35 se analizó el índice de maquinabilidad
partiendo de diferentes estados estructurales del acero y para lo
cual se partió del modelo
matemático expresado en la ecuación de Taylor:

V * Tn ( C ……………………………. 1.1

Donde:

• V – velocidad de corte, m/min

• T – durabilidad de la herramienta, min

• N – exponente que depende del material elaborado,
  material de la herramienta y otros factores.

• C – constante que depende de los factores antes
  mencionados.

Y donde se podrá obtener la velocidad de corte
óptima para una duración de la herramienta de 60
min.

V60 ( C/Tn

Para la realización de la
investigación intervienen varios factores dentro de
los que tenemos:

• Material que se elabora.

• Velocidad de corte.

• Avance de la herramienta.

• Profundidad de corte.

• Desgaste de la herramienta.

Para el experimento excluyendo el material y la velocidad de
corte se mantuvieron constantes los demás factores con el
objetivo de considerar la maquinabilidad como una
característica del material.

Con el tratamiento térmico de recocido se obtuvo un
índice de maquinabilidad de 0,38, lo que constituye
además un incremento de la velocidad de corte para una
durabilidad de la herramienta de 60 min. En relación con
el acero sin tratamiento térmico 65,07% y en
relación con el acero en estado de normalizado representa
un incremento de la velocidad de corte de 18,24 m/min.

5.
CONCLUSIONES

En el presente trabajo se
arribaron a las siguientes conclusiones:

• 1. Sobre la base de los resultados obtenidos,
  según criterio empleado, se obtuvieron los

modelos matemáticos que caracterizan las probetas
ensayadas desde el punto de vista de la relación existente
entre la velocidad de corte y la durabilidad.

• 2 Que en el acero fundido FA – 35 con un
  tratamiento térmico de recocido se obtiene un
  índice de maquinabilidad de 0,38, logrando una
  durabilidad de un 65,07%.

• 3 Que con el tratamiento térmico de recocido
  se posibilita la eliminación de la estructura
  Widmanstatem, lo que hace que mejore la maquinabilidad de la
  pieza y sus propiedades mecánicas.

• 4. Que el normalizado posibilita también la
  eliminación de la estructura Widmanstatem pero afina
  mucho el grano lo que provoca una elevación de su
  dureza y por tanto disminuye su índice de
  maquinabilidad en 0,31.

REFERENCIAS

Aneiro Martínez, Federico. Teoría
del Corte de los Metales, tomo I /
Federico Martínez

Aneiro; Jesús gonzález González._ _ _ Las
Villas: Editorial Pueblo y Educación, 1985. _
_

248p.

Boothoyd, Greffrey. Fundamentos del Corte de Metales y de las
Máquinas herramientas.
_ _

México:
Editorial Mc Graw hill Latinoamericana, s.a 2000. _ _ 360p.

Hidalgo Fernández, Lázaro. Determinación
del desgaste de la cuchilla de selenita durante el

Maquinado del acero 45 / Lázaro Hidalgo
Fernández. _ _ ( et. Al. ) . _ _ En Costrucción de
Maquinarias. _ _ Las Villas. _ _ p. 75-80. _ _ nr. 2 ( abr
– jun ) 1989.

Norma Cubana: Aceros y sus Laminados Tomo 1 y 2 1984

Autor:

Ing. María Elvira Font
Pérez

Dr.C.Francisco Luis Hernández
Arias

Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería,
Universidad de
Holguín. Holguín, Cuba.