Resumen
El trabajo presenta el estudio realizado a
un acero estructural de medio aleación con un contenido de
0.30 % de carbono, 0.76 % de cromo, 0.87% de manganeso, 0.9 % de
cromo, sometido previamente a temple y revenido a diferentes
temperatura.
En el mismo se realiza el estudio de la
microestructura como se evalúa de forma estadística
con valor predictivo. Las propiedades mecánicas del
mismo.
Palabra clave: Acero de media
aleación, revenido de cero de media aleación,
propiedades mecánicas.
Introducción
Los aceros de medio aleación en su
mayoría son aceros que para su empleo es necesario un
proceso de tratamiento térmico para mejorar sus
propiedades mecánicas, en la práctica este proceso
se realiza mediante un temple seguido de un revenido.
Según la literatura actualizada, se
recomienda un temple seguido de un revenido alto a una
temperatura de 520 0C, sin embargo a esta temperatura la dureza
disminuye como la resistencia mecánica, mientras que la
tenacidad aumenta.
También con el revenido alto para
este tipo de acero se modifica la microestructura, influyendo la
misma con las propiedades mecánicas.
En ciertos aceros en los que después
del temple queda austenita residual, se presenta un aumento de
dureza, cuando el revenido se hace entre 350ºC y 550ºC,
transformándose la austenita en otros constituyentes. Los
aceros después del revenido, por lo general se contraen
estas variaciones de propiedades que suceden en el revenido, se
deben a los cambios microestructurales, que consisten en la
descomposición de la martensita que se había
obtenido en el temple y que se transforma en otros constituyentes
más estables. La estructura obtenida en un revenido a
200-250ºC es de martensita de red cúbica, a
400ºC se observa un oscurecimiento fuerte, al aumentar a
600-650º [1]se desarrolla la coalescencia de la cementita.
Con ayuda del telescopio electrónico se ha podido llegar a
la conclusión que el revenido se hace en tres
etapas:
Desarrollo
Para realizar el estudio de dicho material
se fabricaron varias probetas del material en cuestión con
de plancha de 8mm de espesor, 10mm de ancho por 20 de
largo.
Posteriormente se sometió a temple
con una temperatura de 880 oC [2] con enfriamiento en agua,
obteniendo una microestuctura martensística [3], seguido
de un revenido a temperaturas variable desde 200 oC a 600 oC con
una permanencia de 1h.
El análisis metalografico se realizo
con el empleo del reactivo Nital al 1% para el ataque
químico durante 10 s.
Resultados
obtenidos
1- Análisis
microestructural
Figura 1. Microestructura del acero 30X?C
con temple en agua desde los
880 oC, compuesta fundamentalmente por
placas de martensita.
Figura 2. Microestructura del acero 30X?C
con temple en agua desde los 880 oC y revenido a 200 oC durante 1
h, compuesta fundamentalmente por placas de martensita revenida y
lagunas de austenita residual.
Figura 3. Microestructura del acero 30X?C
con temple en agua desde los 880 oC y revenido a 300 oC durante 1
h, compuesta fundamentalmente por placas de martensita revenida y
lagunas de austenita residual en menor cantidad que para el
revenido a 200 oC.
Figura 4. Microestructura del acero 30X?C
con temple en agua desde los 880 oC y revenido a 400 oC durante 1
h, compuesta por carburos cementíticos que comienzan a
coalescer en una matriz ferrítica.
Figura 5. Microestructura del acero 30X?C
con temple en agua desde los 880 oC y revenido a 500 oC durante 1
h, compuesta por carburos cementíticos coalescidos y
engrosados en una matriz ferrítica.
Figura 6. Microestructura del acero 30X?C
con temple en agua desde los 880 oC y revenido a 600 oC durante 1
h, compuesta por carburos cementíticos densamente
coalescidos y engrosados en una matriz
ferrítica.
2- Análisis de
dureza
Para la medición de dureza se
empleó un microdurómetro Vickers de la marca
Shimadzu con carga de 1 Kg/f, aplicada durante 10 s, según
la norma ASTM (4(.
En la tabla.1 se muestran los resultados
generales que indican el efecto de la temperatura de revenido
sobre el comportamiento mecánico del acero 30X?C, tanto
del punto de vista de la resistencia mecánica tanto de la
plasticidad como la tenacidad. Los resultados del comportamiento
mecánico con respecto a la temperatura de revenido
resultan ser una expresión de los cambios
microestructurales que ocurren en el acero durante el
revenido.
Tabla 1 Resultado de los ensayos de
microdureza.
Los valores de dureza obtenidos para las
diferentes temperaturas de revenido se muestran en la figura 7,
donde se aprecia una caída paulatina de la dureza en la
medida que aumenta la temperatura de revenido.
Figura 7. Puntos experimentales y curva del
modelo estadístico del ajuste de los datos que muestran la
variación de la dureza del acero 30X?C en función
de la temperatura de revenido.
El análisis de regresión de
los datos obtenidos conlleva al modelo estadístico
expresado por la ecuación 1, caracterizado por un
polinomio de tercer orden con un ajuste muy satisfactorio que
justifica su empleo con carácter predictivo con un nivel
de significación superior al 0.001 (tabla 2)
[5].
Tabla 2. Resultados del análisis de
varianza aplicado en el ajuste de los datos experimentales al
modelo expresado por la ecuación 1.
Conclusiones
En el acero 30X?C, luego del temple en agua
desde los 880 oC, el revenido entre 200 y 600 oC
provoca:
1. Desde el punto de vista
microestructural:
Con el temple en agua desde los 880 oC
se alcanza una microestructura compuesta fundamentalmente por
placas de martensita y restos de austenita
residual.El revenido a 200 oC provoca la
transformación de la martensita de temple en
martensita de revenido con presencia de finos carburos
(.Con el revenido a 300 oC,
cualitativamente, se mantiene una estructura similar a la
obtenida con el revenido a 200 oCCon el revenido a 400 oC comienzan a
observarse carburos cementíticos coalescidos en una
matriz ferritíca y desaparece la austenita
residual.El revenido a 500 oC contribuye al
fenómeno de coalescencia y crecimiento de carburos
cementíticos, que se hace más intenso con el
revenido a
600 oC.
2. Desde el punto de vista del
comportamiento de la dureza.
Hay un incremento significativo de la
razón instantánea de cambio de la dureza con
respecto a la temperatura, que se acentúa
paulatinamente con el incremento de la temperatura de
revenido desde 200 oC hasta 537 oC; a partir de 537 oC el
referido cambio se atenúa.El modelo paramétrico se puede
utilizar para valores de temperaturas de revenido de 200 0C
hasta 600 0C aunque también para otras temperaturas
pero con menor exactitud.
Referencia
1- Pula Avila Linda http://www.esi2.us.es/IMM2/Practhtml/trataminto.html
www.utp.edu.co/~publio17/prep_probeta.htm
2- Metallurgists Handbook. Segunda
edición. Editora MIR. 1969
3- De Ferri metallographia: metallographic
atlas of iron, steel and cast iron.1996
4- ASTM E 92-82 Standard Test Method for
Vickers Hardnees-2003.
5- Spiegel, M.R. Teoría y problemas
de estadística. Editorial Pueblo y Educación. La
Habana, 1977
6- Programa estadístico STATGRAPHICS
versión 4.0.
7- Programa de varianza ANOVA.
Autor:
Ing. Román Terry
Jiménez
Dr. Rafael Fernández
Fuentes
Enviado por:Enrique Velázquez
Pérez
Centro de investigación de la
soldadura, Facultad de Ingeniería Mecánica,
Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Cuba.